题目内容
1．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“缄浸”过程中的反应为：
Ge02+2NaOH═Na2GeO3+H20 As203+2NaOH═2NaAs02+H20
②“蒸馏”过程中的反应为：Na2Ge03+6HCL═2NaCL+GeCL4+3H20
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四 周期IVA 族．
（2）“氧化除砷”的过程是将NaAs03氧化为Na3As04，其反应方程为3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+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．
（4）工业上与蒸馏操作相关的设备有AC（填正确答案编号）．
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反应方程为GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•nH2O↓+4HCl，“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 （答一条即可）．
（6）若1.00吨二氧化锗粗品（含杂质30.0%）经提纯得0.745吨的高纯二氧化锗产品，则杂质脱除率为85%．
分析 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=GeO2•n H2O↓+4HCl，然后过滤得到母液和GeO2•n H2O，将GeO2•n 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；
（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；
（3）传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，馏出物中将会含有AsCl3；
（4）工业上与蒸馏操作相关的设备有蒸馏釜和冷凝塔；
（5）“水解”时生成GeO2•n H2O和HCl，温度高时GeCl4易挥发，且该反应是放热反应，升高平衡平衡逆向移动；
（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，据此计算杂质去除率．
解答 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=GeO2•n H2O↓+4HCl，然后过滤得到母液和GeO2•n H2O，将GeO2•n 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，故答案为：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，故答案为：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，
故答案为：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，
故答案为：AC；
（5）“水解”时生成GeO2•n H2O和HCl，反应方程式为GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•n 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，
故答案为：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•n 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=$\frac{（0.3-0.045）t}{0.3t}$×100%=85%，
故答案为：85%．
点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及元素周期表结构及其应用、盐类水解、氧化还原反应等知识点，明确化学反应原理、基本操作、物质性质是解本题关键，知道流程图中发生的反应及基本操作方法，侧重考查学生知识综合应用能力，题目难度中等．
超能学典应用题题卡系列答案
、
．
| A． | SO2和NxOy都属于酸性氧化物 | |
| B． | 雾属于胶体，能产生丁达尔效应 | |
| C． | 重金属离子可导致蛋白质变性 | |
| D． | 汽车尾气的大量排放是造成雾霾天气的人为因素之一 |
（1）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有3种．
（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为3d84s2．
（3）乙烯酮（CH2=C=O）是一种重要的有机中间体，可用CH3COOH在（C2H5O）3P=O存在下加热脱H2O得到．乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是sp2、sp，1mol（C2H5O）3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA．
（4）已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如图1：
| 物质 | 氢键X-H…Y | 键能kJ．mol-1 |
| （HF）n | D-H…F | 28.1 |
| 冰 | O-H…O | 18.8 |
| （NH3）n | N-H…N | 5.4 |
解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n．
（5）碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能．碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，与碳原子等距离最近的碳原子有12个．已知碳化硅晶
胞边长为apm，则晶胞图2中1号硅原子和2号碳原子之间的距离为$\frac{\sqrt{11}a}{4}$pm，碳化硅的密度为$\frac{1.6×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm3．
| 电离能（kJ/mol） | I1 | I2 | I3 | I4 |
| A | 932 | 1 821 | 15 390 | 21 771 |
| B | 738 | 1 451 | 7 733 | 10 540 |
（2）ACl2分子中A的杂化类型为sp杂化．
（3）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料．已知金刚石中的C-C的键长为154.45pm，C60中C-C键长为145～140pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确否，并阐述理由C60为分子晶体，熔化时破坏的是范德华力，无需破坏共价键，而金刚石属于原子晶体，熔化时需要破坏共价键．
（4）科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体．写出基态钾原子的价电子排布式4s1，该物质的K原子和C60分子的个数比为3：1．
（5）继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是N＞C＞Si，NCl3分子的空间构型为三角锥形．Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为30．
利用某些细菌的特殊生物催化作用，可以使矿石中的金属在水溶液中溶解出来．例如氧化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气，在溶液中将黄铁矿（主要成分为FeS2）氧化为Fe2（SO4）3，并使溶液酸性增强，其过程如图：
| A． | 用浓硫酸和铜制取二氧化硫 | B． | 用锌粒与稀硫酸反应制取氢气 | ||
| C． | 用氯化铵与氢氧化钙反应制取氨气 | D． | 用铜与浓硝酸反应制取二氧化氮 |
| A． | A→B的反应属于加成反应 | B． | B→C的反应属于酯化反应 | ||
| C． | C→D的反应属于消去反应 | D． | D→E的反应属于加成反应 |