Question

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）的关系如下图所示，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步加入盐酸的作用__________________________________（答两点即可），应控制温度的方法及范围____________________________。

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

（5）二氧化锗可先用次亚磷酸钠还原为Ge²⁺，用淀粉溶液作指示剂，用c mol/L碘酸钾标准溶液滴定，消耗体积VmL,列出烟尘中锗的质量分数的计算式________。（有关反应式为：3Ge²⁺+IO₃^-+6H⁺＝3Ge⁴⁺+I^-+3H₂O，IO₃^-+5I^-+6H⁺＝3I₂+3H₂O）。

Answer

（1）SiO2、PbO2 （2分）； 分液漏斗、烧杯 （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）；水浴加热，86.6～100℃（2分）

（4）GeCl4 + （n+2）H2O＝GeO2∙nH2O+4HCl （2分）（5）3cV×10-3×72.6/a （2分）

【解析】

试题分析：（1）根据题目中的流程可以看出，含锗烟尘中含有二氧化铅，氧化锌，氧化锗，二氧化硅，加入稀硫酸过滤 ，溶解的有氧化锌，氧化锗，第①步不溶于稀硫酸的滤渣的主要成分为SiO2、PbO2。实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。

（2）第③步萃取是从生产成本角度考虑，由图可知有机萃取剂的用量在V水相/V有机相的值为8时比V水相/V有机相的值为4时少，此时萃取率处于较高水平，而有机萃取剂较贵，从生产成本角度考虑，所以V水相/V有机相的值为8时较适宜。

（3）第④步加入盐酸作用为中和氢氧化钠，做反应物，同时抑制四氯化锗水解。要想控制温度的的最好方法是利用水浴加热；由于GeCl4的沸点为86.6℃，因此控制的温度范围为86.6～100℃；

（4）第⑤步反应是四氯化锗水解得到氯化氢和氧化锗的晶体，反应方程式为：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•nH2O + 4HCl。

（5）消耗碘酸钾的物质的量是0.001cVmol，根据方程式可知3Ge2++IO3-+6H+＝3Ge4++I-+3H2O可知Ge原子的物质的量是0.003cVmol，所以烟尘中锗的质量分数的计算式为。

考点：考查物质制备工艺流程以及实验设计等基本实验操作