题目内容
【题目】某工厂利用褐煤烟灰(主要成分为碳、二氧化锗,还有少量氧化铝和二氧化硅)制取纯GeO2的主要流程如下:
已知:GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物,GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点是84℃。
(1)写出二氧化锗与碳酸钠焙烧时发生反应的化学方程式__________________________。
(2)用水浸取焙烧物长达2小时的目的是____________________________。
(3)调节pH可选用的试剂溶液a是________(填字母)。
A.氨水 B.氢氧化钠溶液 C.盐酸 D.碳酸钠溶液
(4)“滤渣”的主要成分是________(填化学式)。
(5)“酸化”至溶液中盐酸浓度为5.3mol·L-1时有利于生成四氯化锗,写出该反应的化学方程式___________________________。
(6)操作“X”的名称为__________。
(7)四氯化锗与高纯水反应的化学方程式为___________________________。
【答案】GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑ 为了提高含锗化合物的浸出率 C H2SiO3、Al(OH)3 Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4 蒸馏 GeCl4+(2+n)H2O=4HCl+GeO2nH2O
【解析】
褐煤烟灰(主要成分为碳、二氧化锗,还有少量氧化铝和二氧化硅)加入Na2CO3和NaOH焙烧,GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物,发生反应为GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑、SiO2转化为Na2SiO3,Al2O3转化为2NaAlO2,C在高温下焙烧转化为CO2,焙烧后的产物加水浸取2小时,得到含有Na2GeO3、Na2SiO3、NaAlO2的混合和浸出液,向浸出液中加入盐酸调节溶液的pH值,使Na2SiO3、NaAlO2分别转化为H2SiO3、Al(OH)3除去,则滤渣主要为为H2SiO3、Al(OH)3,滤液中主要含有Na2GeO3,向滤液加入7mol/LHCl酸化,发生反应:Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4,使Na2GeO3转化为GeCl4,根据已知信息,GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点是84℃,其沸点较低,从溶液中分离出GeCl4,可以通过蒸馏操作操作完成,,GeCl4与水发生水解反应转化为GeO2nH2O,在进行加热去除结晶水获得高纯度的GeO2,据此分析解答。
(1)GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物,根据反应流程可知,碳酸钠与二氧化锗反应生成锗酸钠和二氧化碳,反应的化学方程式为:GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑;
(2)用水浸取焙烧物长达2小时的目的是为了提高含锗化合物的浸出率;
(3)根据分析,调节pH的目的是为了出去含硅和铝元素的杂质,Na2SiO3、NaAlO2在酸性条件下均可转化为沉淀,则可选用的试剂溶液a是盐酸,答案选C;
(4)根据分析,“滤渣”的主要成分是H2SiO3、Al(OH)3;
(5)向滤液加入7mol/LHCl酸化,使Na2GeO3转化为GeCl4,GeO2是一种难溶于水的偏弱酸性的两性氧化物,类比氢氧化铝的性质,则H2GeO3能够与氯化氢反应生成生成物为GeCl4、NaCl和水,反应的化学方程式为:Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4;
(6)结合已知信息,GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点是84℃,其沸点较低,从溶液中分离出GeCl4,可以通过蒸馏操作操作完成,操作“X”的名称为蒸馏;
(7)GeCl4与水发生水解反应转化为GeO2nH2O,另一种产物为HCl,反应的化学方程式为GeCl4 + (2+n)H2O = 4HCl+GeO2nH2O。
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