Question

【題目】鍺及其化合物被廣泛應用于半導體、催化劑等領域。以鉛鋅礦含鍺煙塵為原料可制備GeO2，其工藝流程圖如下。

已知：GeO2是兩性氧化物；GeCl4易水解，沸點86.6℃

（1）第①步濾渣主要成分有_____________（填化學式），實驗室萃取操作用到的玻璃儀器有__________________。

（2）第③步萃取時，鍺的萃取率與V水相/V有機相（水相和有機相的體 積比）的關系如下圖所示，從生產成本角度考慮，較適宜的V水相/V有機相的值為 。

（3）第④步加入鹽酸的作用__________________________________（答兩點即可），應控制溫度的方法及范圍____________________________。

（4）第⑤步反應的化學方程式_______________________________。

（5）二氧化鍺可先用次亞磷酸鈉還原為Ge2+，用淀粉溶液作指示劑，用c mol/L碘酸鉀標準溶液滴定，消耗體積VmL,列出煙塵中鍺的質量分數的計算式________。（有關反應式為：3Ge2++IO3-+6H+＝3Ge4++I-+3H2O，IO3-+5I-+6H+＝3I2+3H2O）。

Answer 1

【答案】（1）SiO2、PbO2 （2分）； 分液漏斗、燒杯 （2分） （2）8 （2分）

（3）中和NaOH，作反應物，抑制GeCl4水解 （答對兩點即給2分）；水浴加熱，86.6～100℃（2分）

（4）GeCl4 + （n+2）H2O＝GeO2nH2O+4HCl （2分）（5）3cV×10-3×72.6/a （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據題目中的流程可以看出，含鍺煙塵中含有二氧化鉛，氧化鋅，氧化鍺，二氧化硅，加入稀硫酸過濾 ，溶解的有氧化鋅，氧化鍺，第①步不溶于稀硫酸的濾渣的主要成分為SiO2、PbO2。實驗室萃取操作用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯。

（2）第③步萃取是從生產成本角度考慮，由圖可知有機萃取劑的用量在V水相/V有機相的值為8時比V水相/V有機相的值為4時少，此時萃取率處于較高水平，而有機萃取劑較貴，從生產成本角度考慮，所以V水相/V有機相的值為8時較適宜。

（3）第④步加入鹽酸作用為中和氫氧化鈉，做反應物，同時抑制四氯化鍺水解。要想控制溫度的的最好方法是利用水浴加熱；由于GeCl4的沸點為86.6℃，因此控制的溫度范圍為86.6～100℃；

（4）第⑤步反應是四氯化鍺水解得到氯化氫和氧化鍺的晶體，反應方程式為：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2nH2O + 4HCl。

（5）消耗碘酸鉀的物質的量是0.001cVmol，根據方程式可知3Ge2++IO3-+6H+＝3Ge4++I-+3H2O可知Ge原子的物質的量是0.003cVmol，所以煙塵中鍺的質量分數的計算式為。