Question

【题目】某工厂利用褐煤烟灰(主要成分为碳、二氧化锗，还有少量氧化铝和二氧化硅)制取纯GeO2的主要流程如下：

已知：GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物，GeCl4的熔点为-49.5℃，沸点是84℃。

(1)写出二氧化锗与碳酸钠焙烧时发生反应的化学方程式__________________________。

(2)用水浸取焙烧物长达2小时的目的是____________________________。

(3)调节pH可选用的试剂溶液a是________(填字母)。

A．氨水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．碳酸钠溶液

(4)“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。

(5)“酸化”至溶液中盐酸浓度为5.3mol·L-1时有利于生成四氯化锗，写出该反应的化学方程式___________________________。

(6)操作“X”的名称为__________。

(7)四氯化锗与高纯水反应的化学方程式为___________________________。

Answer 1

【答案】GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑ 为了提高含锗化合物的浸出率 C H2SiO3、Al(OH)3 Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4 蒸馏 GeCl4+(2+n)H2O=4HCl+GeO2nH2O

【解析】

褐煤烟灰(主要成分为碳、二氧化锗，还有少量氧化铝和二氧化硅)加入Na2CO3和NaOH焙烧，GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物，发生反应为GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑、SiO2转化为Na2SiO3，Al2O3转化为2NaAlO2，C在高温下焙烧转化为CO2，焙烧后的产物加水浸取2小时，得到含有Na2GeO3、Na2SiO3、NaAlO2的混合和浸出液，向浸出液中加入盐酸调节溶液的pH值，使Na2SiO3、NaAlO2分别转化为H2SiO3、Al(OH)3除去，则滤渣主要为为H2SiO3、Al(OH)3，滤液中主要含有Na2GeO3，向滤液加入7mol/LHCl酸化，发生反应：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4，使Na2GeO3转化为GeCl4，根据已知信息，GeCl4的熔点为-49.5℃，沸点是84℃，其沸点较低，从溶液中分离出GeCl4，可以通过蒸馏操作操作完成，，GeCl4与水发生水解反应转化为GeO2nH2O，在进行加热去除结晶水获得高纯度的GeO2，据此分析解答。

(1)GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物，根据反应流程可知，碳酸钠与二氧化锗反应生成锗酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为：GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑；

(2)用水浸取焙烧物长达2小时的目的是为了提高含锗化合物的浸出率；

(3)根据分析，调节pH的目的是为了出去含硅和铝元素的杂质，Na2SiO3、NaAlO2在酸性条件下均可转化为沉淀，则可选用的试剂溶液a是盐酸，答案选C；

(4)根据分析，“滤渣”的主要成分是H2SiO3、Al(OH)3；

(5)向滤液加入7mol/LHCl酸化，使Na2GeO3转化为GeCl4，GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物，类比氢氧化铝的性质，则H2GeO3能够与氯化氢反应生成生成物为GeCl4、NaCl和水，反应的化学方程式为：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4；

(6)结合已知信息，GeCl4的熔点为-49.5℃，沸点是84℃，其沸点较低，从溶液中分离出GeCl4，可以通过蒸馏操作操作完成，操作“X”的名称为蒸馏；

(7)GeCl4与水发生水解反应转化为GeO2nH2O，另一种产物为HCl，反应的化学方程式为GeCl4 + (2+n)H2O = 4HCl+GeO2nH2O。