Question

【题目】锗是重要的半导体材料，应用于航空航天测控、光纤通讯等领域．一种提纯二氧化锗粗品（主要含GeO2、As2O3）的工艺如下：
已知：①“碱浸”过程中的反应为：
GeO2+2NaOH═Na2GeO3+H2O
As2O3+2NaOH═2NaAsO2+H2O
②“蒸馏”过程中的反应为：Na2GeO3+6HCl═2NaCl+GeCl4+3H2O
③GeCl4的熔点为﹣49.5℃，AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃．
（1）锗的原子序数为32，锗在元素周期表中的位置为第周期族．
（2）“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4 ， 其反应方程式为： ．
（3）传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，其缺点是 ．
（4）工业上与蒸馏操作相关的设备有
A.蒸馏釜
B.离心萃取机
C.冷凝塔
D.加压过滤机
（5）“水解”操作时发生的化学反应方程式为 ， “水解”操作时保持较低温度有利于提高产率，其最可能的原因是（答一条即可）．
（6）若1吨二氧化锗粗品（含杂质30%）经提纯得0.745吨的高纯二氧化锗产品，则杂质脱除率为 ．

Answer 1

【答案】
（1）四；IVA
（2）3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O
（3）馏出物中将会含有AsCl3 ， 降低了产品纯度
（4）AC
（5）GeCl4+（n+2）H2O=GeO2?nH2O↓+4HCl；该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高；或温度高时GeCl4易挥发降低产率
（6）85%
【解析】解：二氧化锗粗品（主要含GeO2、As2O3）中加入NaOH溶液碱浸，发生的反应为GeO2+2NaOH═Na2GeO3+H2O、As2O3+2NaOH═2NaAsO2+H2O，向溶液中加入NaClO3氧化除砷，发生的反应为3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O，向溶液中加入稀盐酸并蒸馏，“蒸馏”过程中的反应为：Na2GeO3+6HCl═2NaCl+GeCl4+3H2O，所以得到GeCl4 ， 向GeCl4中加入高纯水，发生的水解反应为GeCl4+（n+2）H2O=GeO2n H2O↓+4HCl，然后过滤得到母液和GeO2n H2O，将GeO2n H2O烘干得到高纯的GeO2 ， （1）锗的原子序数为32，锗在元素周期表中的位置为第四周期IVA族，所以答案是：四；IVA；（2）“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4 ， 同时氯酸钠被还原生成氯化钠，根据反应物和生成物书写反应方程式为3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O，所以答案是：3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O；（3）传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，其缺点是馏出物中将会含有AsCl3 ， 降低了产品纯度，所以答案是：馏出物中将会含有AsCl3 ， 降低了产品纯度；（4）工业上与蒸馏操作相关的设备有蒸馏釜和冷凝塔，故选AC；（5）“水解”时生成GeO2n H2O和HCl，反应方程式为GeCl4+（n+2）H2O=GeO2n H2O↓+4HCl，该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高；或温度高时GeCl4易挥发降低产率，所以采用低温水解，所以答案是：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2n H2O↓+4HCl；该水解反应为放热反应，温度较低时反应平衡常数较大，反应物平衡转化率更高；或温度高时GeCl4易挥发降低产率；（6）1吨二氧化锗粗品（含杂质30%）中杂质质量=1t×30%=0.3t，纯的二氧化锗质量=1t×（1﹣30%）=0.7t，实际上经提纯得0.745吨的高纯二氧化锗产品，则提纯得到的二氧化锗中杂质质量=（0.745﹣0.7）t=0.045t，杂质去除率= ×100%=85%， 所以答案是：85%．