Question

（16分）锗及其化合物被广泛应用于半导体、催化剂等领域。以铅锌矿含锗烟尘为原料可制备GeO₂，其工艺流程图如下。

已知：GeO₂是两性氧化物；GeCl₄易水解，沸点86.6℃

（1）第①步滤渣主要成分有         （填化学式），实验室萃取操作用到的玻璃仪器有      。

（2）第③步萃取时，锗的萃取率与V_水相/V_有机相（水相和有机相的体积比）的关系如图所示，从生产成本角度考虑，较适宜的V_水相/V_有机相的值为          。

（3）第④步加入盐酸作用                            （答两点即可）。

（4）第⑤步反应的化学方程式                                    。

（5）检验GeO₂·nH₂O是否洗涤干净的操作是        。

（6）GeO₂产品中通常混有少量SiO₂。取样品5.4g，测得其中氧原子的物质的量为0.105mol，则该样品中GeO₂的物质的量为_____ mol。

Answer

（1）SiO2、分液漏斗、烧杯（每空各2分）（2）8 （2分）

（3）中和NaOH，作反应物，抑制GeCl4水解（答对两点即给2分）

（4）GeCl4 + (n+2)H2O =GeO2∙nH2O + 4HCl （2分）

（5）取最后一次洗涤液于试管中，加入稍过量稀HNO3酸化，再加入1~2滴 AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，则说明洗涤干净。若产生白色沉淀，则说明未洗涤干净。（3分）

（6）0.050 （3分）

【解析】

试题分析：锗烟尘与硫酸反应后滤液中主要的离子有：H+、Ge4+、Zn2+、SO42-，，滤渣是SiO2，萃取后有机层中主要是Ge4+，加入NaOH与Ge4+反应，再在水层中加入盐酸得到GeCl4。（1）第①步滤渣主要成分是SiO2，萃取操作用到的玻璃仪器有：分液漏斗、烧杯。（2）较适宜的V水相/V有机相的值为8，因为减小V水相/V有机相的值萃取率变化不大，但生成成本变高。故选8。（3）第④步加入盐酸作用有中和过量的NaOH，作反应物生成GeCl4，还可以抑制GeCl4水解。（4）第⑤步反应是GeCl4在水中变为GeO2·nH2O，化学方程式为：GeCl4 + (n+2)H2O =GeO2∙nH2O + 4HCl。（5）检验GeO2·nH2O是否洗涤干净通过检验洗后一次洗涤液中是否有Cl—即可，具体的操作是：取最后一次洗涤液于试管中，加入稍过量稀HNO3酸化，再加入1~2d滴AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，则说明洗涤干净。若产生白色沉淀，则说明未洗涤干净。（6）GeO2和SiO2中都有2个氧原子，氧原子的物质的量为0.105mol，设GeO2和SiO2的物质的量分别为xmol、ymol，则有：2x+2y=0.105、104.6x+60y=5.4，得x=0.050mol。

考点：化工流程的解题思路、物质的分离、沉淀洗涤干净的检验。