Question

【题目】锗是重要的半导体材料，应用于航空航天测控、光纤通讯等领域．一种提纯二氧化锗粗品（主要含GeO2、As2O3）的工艺如下：

已知：①“碱浸”过程中的反应为：

GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O

As2O3+2NaOH=2NaAsO2+H2O

②“蒸馏”过程中的反应为：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+GeCl4+3H2O

③GeCl4的熔点为-49.5℃，AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃．

（1）锗的原子序数为32，锗在元素周期表中的位置为第 ______ 周期 ______ 族．

（2）“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，其反应方程式为： ______ ．

（3）传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，其缺点是 ______ ．

（4）工业上与蒸馏操作相关的设备有 ______

A．蒸馏釜 B．离心萃取机 C．冷凝塔 D．加压过滤机

（5）“水解”操作时发生的化学反应方程式为 ______ ，“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其最可能的原因是 ______ （答一条即可）．

（6）若1吨二氧化锗粗品（含杂质30%）经提纯得0.745吨的高纯二氧化锗产品，则杂质脱除率为 ______．

Answer 1

【答案】四 IVA 3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O 馏出物中将会含有AsCl3，降低了产品纯度 AC GeCl4+（n+2）H2O=GeO2nH2O↓+4HCl 该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高或温度高时GeCl4易挥发降低产率 85%

【解析】

⑴根据锗的原子序数为32，与碳是同一主族元素，得出周期表位置。

⑵根据氧化还原反应原理来书写方程式。

⑶AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃，传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，其缺点是馏出物中将会含有AsCl3。

⑷蒸馏釜与蒸馏烧瓶相似的性质，冷凝管和冷凝塔有相似的性质。

⑸“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其最可能的原因是该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高或温度高时GeCl4易挥发降低产率。

⑹若1吨二氧化锗粗品（含杂质30%）即杂质为0.3吨，经提纯得0.745吨的高纯二氧化锗产品，说明还有0.045吨的杂质还未除掉，除掉了0.255吨的杂质，再进行计算脱除率。

⑴锗的原子序数为32，与碳是同一主族元素，因此锗在元素周期表中的位置为第四周期IVA族，故答案为：四；IVA。

⑵“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，其反应方程式为：3NaAsO2+NaClO3+ 6NaOH = 3Na3AsO4+NaCl+3H2O，故答案为：3NaAsO2+NaClO3+ 6NaOH = 3Na3AsO4 + NaCl+3H2O。

⑶AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃，传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，其缺点是馏出物中将会含有AsCl3，降低了产品纯度，故答案为：馏出物中将会含有AsCl3，降低了产品纯度。

⑷蒸馏釜与蒸馏烧瓶相似的性质，冷凝管和冷凝塔有相似的性质，工业上与蒸馏操作相关的设备有AC，故答案为：AC。

⑸“水解”操作时发生的化学反应方程式为GeCl4 + (n+2)H2O = GeO2nH2O↓ + 4HCl，“水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其最可能的原因是该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高或温度高时GeCl4易挥发降低产率，故答案为：该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高或温度高时GeCl4易挥发降低产率。

⑹若1吨二氧化锗粗品（含杂质30%）即杂质为0.3吨，经提纯得0.745吨的高纯二氧化锗产品，说明还有0.045吨的杂质还未除掉，除掉了0.255吨的杂质，因此杂质脱除率为 ，故答案为：85%。