Question

鍺（Ge）產(chǎn)品加工廢料可用于生產(chǎn)降解農(nóng)藥廢水的納米GeO₂催化劑，工業(yè)流程如圖．

（1）操作X為

 

．
（2）Y溶液是一種在該流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)，該物質(zhì)是

 

（填化學(xué)式）．
（3）②中Ge²⁺生成Ge⁴⁺的離子方程式為

 

．
（4）已知25℃時(shí)，K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38，K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-32．當(dāng)溶液中Fe³⁺和Al³⁺沉淀完全[c（Fe³⁺），c（Al³⁺）均小于1×10^-5mol?L^-1]時(shí)，調(diào)節(jié)溶液的pH應(yīng)略大于

 

．
（5）若要將Fe（OH）₃和Al（OH）₃分離回收，需要用到的試劑有

 

（填化學(xué)式）．
（6）該鍺產(chǎn)品加工廢料中含鍺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不少于

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題,元素及其化合物

分析：（1）過濾就是把液體和不溶性的固體分離的一種方法；
（2）通過流程圖看出鹽酸在操作②時(shí)還要用到，所以HCl可以循環(huán)使用；
（3）Ge元素的化合價(jià)升高，則O元素的化合價(jià)降低，該反應(yīng)生成水，以此書寫離子反應(yīng)；
（4）先根據(jù)溶度積產(chǎn)生計(jì)算氫氧根離子濃度，再根據(jù)溶液中氫離子濃度計(jì)算pH；
（5）利用氫氧化鋁能夠和氫氧化鈉反應(yīng)生成可溶性的偏鋁酸鈉，向偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳?xì)怏w生成氫氧化鋁的性質(zhì)分離；
（6）質(zhì)量為m₂的納米GeO₂中Ge的質(zhì)量m=

73

105

m₂，故該鍺產(chǎn)品加工廢料中含鍺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不少于

73m2

105m1

．

解答： 解：（1）通過流程圖看出經(jīng)過操作x分成了四氯化碳溶液和難溶性的Fe（OH）₃和Al（OH）₃，操作X為過濾；故答案為：過濾；
（2）通過流程圖看出鹽酸在操作②時(shí)還要用到，所以HCl可以循環(huán)使用；故答案為：HCl；
（3）Ge元素的化合價(jià)升高，則O元素的化合價(jià)降低，該反應(yīng)生成水，該離子反應(yīng)為Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O，
故答案為：Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O；
（4）Ksp[Fe（OH）₃=1.0×10^-38，c（OH^-）=

3	1.0×10-38 1×10-5

=1×10^-11，c（H⁺ ）=1×10^-3，pH=3，
K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-32，c（OH^-）=

3	1.0×10-32 1.0×10-5

=1×10^-9，c（H⁺ ）=1×10^-5，pH=5，
所以調(diào)節(jié)溶液的pH應(yīng)略大于5，
故答案為：5；
（5）Fe（OH）₃不能溶解在堿性溶液中，Al（OH）₃可以和NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，Al（OH）₃十NaOH=NaAlO₂十2H₂O，NaAlO₂再與二氧化碳反應(yīng)生成Al（OH）₃，
2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃；
故答案為：NaOH、CO₂；
（6）質(zhì)量為m₂的納米GeO₂中Ge的質(zhì)量m=

73

105

m₂，故該鍺產(chǎn)品加工廢料中含鍺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不少于

73m2 105

m1

=

73m2

105m1

．
故答案為：

73m2

105m1

．

點(diǎn)評：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、難溶電解質(zhì)的溶解平衡、兩性氧化物等知識，綜合性較強(qiáng)，題目難度較大．