题目内容

【题目】和硅同一主族的锗也是重要的半导体材料,锗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 GeCl4的熔点为-49.5℃,AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃。

(1)砷的原子序数为33,砷在元素周期表中的位置为第______周期第________族。

(2)“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4,其反应的离子方程式为:___________________________________________________________________

(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)“蒸馏”过程中的反应的化学方程式为:________________________________

(5)“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吨的较纯二氧化锗产品,则杂质脱除率为_________

(7)和砷同一主族的锑也可以用于半导体中。一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示:

该电池由于密度的不同,在重力作用下分为三层,工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时,C1______(填“上”或“下”)移动;放电时,正极的电极反应式为______

【答案】 四或4 ⅤA 3AsO2+ClO3+6 OH=3 AsO43—+Cl+3H2O 馏出物中将会含有AsCl3,降低了产品纯度 Na2GeO3+6HCl=2NaCl+GeCl4+3H2O 该水解反应为放热反应,温度较低时水解平衡正向移动,反应物平衡转化率更高;或温度高时GeCl4易挥发导致降低产率;或温度高时,结晶水合物的溶解度大 85%或0.85 Mg2++2e=Mg

【解析】试题分析由流程及题中信息可知,粗品经碱浸后,二氧化锗和三氧化二砷溶解分别转化为锗酸钠和亚砷酸钠,然后用氯酸钠溶液氧化除砷,加入盐酸将锗酸钠转化为四氯化锗,蒸馏得到四氯化锗,四氯化锗水解后得GeO2nH2OGeO2nH2O烘干后得到高纯二氧化锗。

1)砷的原子序数为33,砷在元素周期表中的位置为第四4 周期第ⅤA族。

2氧化除砷的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4,其反应的离子方程式为3AsO2ClO36 OH3 AsO43—Cl3H2O

3)传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏,由于AsCl3GeCl4的沸点分别为130.2℃84℃故其缺点是馏出物中将会含有AsCl3,降低了产品纯度。

4蒸馏过程中的反应的化学方程式为Na2GeO36HCl2NaClGeCl43H2O

5水解操作时保持较低温度有利于提高产率,其最可能的原因是该水解反应为放热反应,温度较低时水解平衡向反应方向移动,反应物平衡转化率更高或温度高时GeCl4易挥发导致降低产率;或温度高时,结晶水合物的溶解度大)。

6)若1吨二氧化锗粗品(含杂质30%)经提纯得0.745吨的较纯二氧化锗产品,则杂质脱除率为=85%(0.85)

7由图可知,该电池的负极是镁正极是镁锑合金充电时,镁是阴极、镁锑合金是阳极,所以C1向下(阳极)移动;放电时,正极的电极反应式为Mg22eMg

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