Question

【题目】二氧化锗(GeO2)可用于制备半导体材料，某实验小组以铁矾渣(主要成分为FeO、CaO、GeO和SiO2等)为原料制取二氧化锗的工艺流程如下所示。

已知：25℃时，部分金属阳离子转化为氢氧化物沉淀时的pH如下表所示。

离子	Fe3+	Mn2+	Ge4+
开始沉淀时的pH	2.3	8.3	8.2
沉淀完全时的pH	4.1	9.8	11.2

请回答下列问题：

(1)由下图可知，“浸出”时，所用硫酸的最佳质量分数为________，浸渣的主要成分为________________(填化学式)。

(2)“氧化”时，可选用的试剂为________(填字母)。

A.KMnO4 B.NaOH C.H2O2 D.I2

(3)“氧化”时，若以适量稀硝酸作氧化剂，则Ge2+被氧化的离子方程式为________________。“氧化”后，选用K3[Fe(CN)6]溶液证明Fe2+已全部被氧化的实验现象为________________________________________________。

(4)“除铁”时，可选用Na2CO3为除铁剂，其原理为____________________________。

(5)已知Ge(OH)4，具有两性，在得到Ge(OH)4的过程中，若溶液的pH大于12，会导致Ge(OH)4溶解，写出该反应的离子方程式：________________________________。

(6)利用惰性电极电解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2，则阳极的电极反应式为___________________。

Answer 1

【答案】30% SiO2、CaSO4 C 3Ge2++8H++2NO3-=3Ge4++2NO↑+4H2O 加入K3[Fe(CN)6]溶液后，无蓝色沉淀产生 Na2CO3可以消耗溶液中的H+，使溶液的pH升高，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀 Ge(OH)4+2OH-=GeO32-+3H2O Ge2++2H2O-2e-=GeO2+4H+

【解析】

(1)由图判断；浸渣为不溶物和生成的微溶物；

(2)“氧化”时，为了不引入新的杂质，可选用的试剂为H2O2；

(3)根据流程Ge2+被氧化为Ge4+；K3[Fe(CN)6]与Fe2+反应生成蓝色沉淀；

(4)“除铁”时，用Na2CO3调节溶液的pH达到除铁目的；

(5)Ge(OH)4具有两性，碱性条件下导致Ge(OH)4溶解生成GeO32-；

(6)利用惰性电极电解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2，则Ge2+失电子化合价升高，生成GeO2。

(1)由图可知，“浸出”时，所用硫酸的最佳时质量分数为30%，浸渣的主要成分为SiO2、CaSO4；

(2)“氧化”时，为了不引入新的杂质，可选用的试剂为H2O2，答案为C；

(3)根据流程Ge2+被氧化为Ge4+，离子方程式为3Ge2++8H++2NO3-=3Ge4++2NO↑+4H2O，K3[Fe(CN)6]与Fe2+反应生成蓝色沉淀，则“氧化”后，加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀产生，证明Fe2+已全部被氧化；

(4)“除铁”时，用Na2CO3调节溶液的pH达到除铁目的，其原理为Na2CO3可以消耗溶液中的H+，使溶液的pH升高，Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀；

(5)Ge(OH)4具有两性，溶液的pH大于12，显碱性，导致Ge(OH)4溶解生成GeO32-，则离子方程式为Ge(OH)4+2OH-=GeO32-+3H2O；

(6)利用惰性电极电解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2，则Ge2+失电子化合价升高，生成GeO2，则阳极的电极反应式为Ge2++2H2O-2e-=GeO2+4H+。