Question

【题目】1871年门捷列夫最早预言了类硅元素锗，1886年德国化学家温克勒发现和分离了锗元素，并以其祖国的名字命名为“Ge”。锗是重要的半导体材料，其有机化合物在治疗癌症方面有着独特的功效。下图为工业上利用锗锌矿(主要成分GeO2和ZnS)来制备高纯度锗的流程。

已知：1．丹宁是一种有机沉淀剂，可与四价锗络合形成沉淀；2．GeCl4易水解，在浓盐酸中溶解度低。

(1)简述步骤①中提高酸浸效率的措施___________(写两种)。

(2)步骤②操作A方法是___________。

(3)步骤③中的物质在___________(填仪器名称)中加热。

(4)步骤④不能用稀盐酸，原因可能是___________。

(5)写出步骤⑤的化学方程式___________。写出步骤⑦的化学方程式___________。

(6)请写出一种证明步骤⑦反应完全的操作方法___________。

Answer 1

【答案】把矿石粉碎；加热；充分搅拌 过滤 坩埚 防止四价锗水解；防止GeO2不能充分反应；有利于GeCl4析出 GeCl4＋(2＋n)H2O=GeO2·nH2O＋4HCl GeO2＋2H2Ge＋2H2O 将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象(其他合理组合亦可)

【解析】

锗锌矿在酸浸取下生成四价锗，再被有机沉淀剂沉淀，。沉淀经灼烧得到GeO2，再与浓盐酸反应得到GeCl4，其发生水解，得到GeO2·nH2O，脱水得到GeO2。从得到粗品的GeO2再得到高纯度的GeO2的整个过程，是为了提高GeO2的纯度，最后得到高纯度的Ge。

(1)提高酸浸速率，即提高化学反应速率，可以通过粉碎矿石增大矿石与酸的接触面积、适当的提高温度，搅拌等等，答案为把矿石粉碎；加热；充分搅拌；

(2)根据流程图，经过操作A之后，得到了沉淀和滤液，所以操作A为过滤，答案为过滤；

(3) 步骤③为焙烧，固体加热需要用到坩埚，答案为坩埚；

(4)根据已知GeCl4易水解，而且在浓盐酸中溶解度低，能沉淀，易分离。如果用稀盐酸，GeCl4会水解，而且在稀盐酸中的溶解度较大不利于析出，而且要确保GeO2完全反应成GeCl4。答案为防止四价锗水解；防止GeO2不能充分反应；有利于GeCl4析出；

(5)步骤⑤，GeCl4和纯水反应生成GeO2·nH2O，为水解反应。步骤⑦，GeO2为H2还原得到Ge。答案为GeCl4＋(2＋n)H2O=GeO2·nH2O＋4HCl GeO2＋2H2Ge＋2H2O；

(6) 步骤⑦反应完全从Ge或者GeO2不易看出现象，可以从成物水分析，可以通过检验气体中是否含水来验证是否反应完，通常用无水硫酸铜检验水蒸气的存在。答案为将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象(其他合理组合亦可)；