Question

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的沸点是83.1℃．
（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）“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

 

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（4）若滤液“酸化”时酸度不够，溶液会出现明显的浑浊，原因是

 

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（5）操作“X”的名称为

 

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（6）四氯化锗与高纯水反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质的分离、提纯和除杂

专题：实验题

分析：（1）根据题干信息可以判断：反应物为GeO₂、Na₂CO₃，生成物为Na₂GeO₃、CO₂，反应条件为加热，据此写出反应的化学方程式；
（2）水浸取焙烧物的时间较长，可以使焙烧物中含锗化合物尽可能溶解；
（3）类比偏铝酸钠与盐酸的反应，根据题干信息判断反应物、生成物，然后写出反应的化学方程式；
（4）如果酸度不够，锗酸钠与氢离子反应生成了生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O），生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O）水中溶解度不大，所以出现浑浊现象；
（5）溶液中分离易溶物，可以根据沸点不同利用蒸馏法分离；
（6）根据反应流程可知，四氯化锗与高纯水反应生成GeO₂?nH₂O，根据质量守恒定律写出该反应方程式．

解答： 解：（1）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+Na₂CO₃

△   .

Na₂GeO₃+CO₂↑，
故答案为：GeO₂+Na₂CO₃

△   .

Na₂GeO₃+CO₂↑；
（2）用水浸取焙烧物长达2小时的目的是为了尽可能使焙烧混合物中的含锗化合物溶于水，=从而提高含锗化合物的浸出率，
故答案为：为了提高含锗化合物的浸出率；
（3）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，
故答案为：Na₂GeO₃+6HCl=2NaCl+3H₂O+GeCl₄；
（4）若滤液“酸化”时酸度不够，Na₂GeO₃与氢离子反应生成了生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O），生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O）在水中溶解度较小，所以溶液会出现明显的浑浊，
故答案为：生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O）沉淀；
（5）GeCl₄的沸点是83.1℃，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，
故答案为：蒸馏；
（6）根据制备流程可知，GeCl₄与高纯水反应生成GeO₂?nH₂O，另一种产物为HCl，则反应的化学方程式为：GeCl₄+（2+n）H₂O=4HCl+GeO₂?nH₂O，
故答案为：GeCl₄+（2+n）H₂O=4HCl+GeO₂?nH₂O．

点评：本题通过纯GeO₂的制备流程，考查了物质制备方案的设计方法，题目难度中等，试题中书写化学方程式的知识点较多，解答关键是根据制备流程正确判断反应物、生成物，然后利用质量守恒定律书写出方程式即可，试题有利于培养学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．