Question

【题目】锗是第四周期第ⅣA族元素，锗是重要的半导体材料，用于制造晶体管及各种电子装置。下图为以锗锌矿(含GeO2、ZnS及少量Fe2O3)为原料生产高纯度锗的工艺流程如下：

已知：GeO2可溶于强碱溶液，生成锗酸盐。GeCl4的熔点为－49.5℃，沸点为84℃，在水中或酸的稀溶液中易水解。

回答下列问题：

(1)步骤①中提高碱浸效率的措施有______________________(写一种)，NaOH溶液碱浸时发生反应的离子方程式为______________________。

(2)操作a的名称是___________，GeCl4的电子式为_______________。

(3)滤渣1中除含有ZnS外，还含有少量___________。滤渣2中除含有 CaGeO3外，还含有少量___________。

(4)步骤⑤中加入浓盐酸，发生反应的化学方程式为______________________。不用稀盐酸的原因是______________________。

(5)写出一种证明步骤⑧反应完全的操作方法：______________________。

Answer 1

【答案】将矿石粉碎(或加热或充分搅拌) GeO2+ 2OH- =GeO32-+H2O 过滤 Fe2O3 Ca(OH)2 CaGeO3+6HCl(浓)=CaCl2+ CeCl4+3H2O GeCl4在稀盐酸中易水解 将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，固体未变蓝

【解析】

碱浸锗锌矿(主要成分GeO2和ZnS及少量Fe2O3)，浸出液中含有锗酸盐，加入氯化钙溶液反应形成CaGeO3沉淀，过滤后得到CaGeO3，将CaGeO3用浓盐酸溶解生成GeCl4，GeCl4在浓盐酸中溶解度低，过滤后得到GeCl4；GeCl4在纯水中水解生成GeO2nH2O，GeO2nH2O脱水后得到GeO2，用氢气加热还原GeO2得到高纯度Ge，据此分析解答。

(1)步骤①中提高碱浸效率的措施有将矿石粉碎或加热或充分搅拌，NaOH溶液碱浸时，将GeO2溶解生成锗酸盐，反应的离子方程式为GeO2+ 2OH- =GeO32-+H2O，故答案为：将矿石粉碎(或加热或充分搅拌)；GeO2+ 2OH- =GeO32-+H2O；

(2)操作a为分离溶液与沉淀，为过滤操作；GeCl4的熔点为－49.5℃，沸点为84℃，为分子晶体，含有共价键，电子式为，故答案为：过滤；；

(3)氧化铁不溶于氢氧化钠，滤渣1中除含有ZnS外，还含有少量Fe2O3。氢氧化钙微溶于水，氯化钙能够与氢氧化钠反应生成氢氧化钙沉淀，因此滤渣2中除含有 CaGeO3外，还含有少量Ca(OH)2，故答案为：Fe2O3；Ca(OH)2；

(4)根据流程图，步骤⑤中加入浓盐酸，反应生成CeCl4，反应的化学方程式为CaGeO3+6HCl(浓)=CaCl2+ CeCl4+3H2O；GeCl4在稀盐酸中易水解，因此不用稀盐酸溶解，故答案为：CaGeO3+6HCl(浓)=CaCl2+ CeCl4+3H2O；GeCl4在稀盐酸中易水解；

(5)步骤⑧是用氢气加热还原GeO2得到高纯度Ge，当反应完全后将不再产生水蒸气，可以将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，固体未变蓝，即可证明反应已经完全，故答案为：将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，固体未变蓝。