题目内容

【题目】二氧化锗被广泛用于制作高纯金属锗、锗化合物、化工催化剂及医药工业,某工厂用褐煤烟灰(主要成分C、GeO2,还有少量Al2O3和SiO2)为原料制备GeO2,其流程如下:

已知:GeO2难溶于水,不跟水反应,是以酸性为主的两性氧化物,溶于强碱溶液生成锗酸盐,与浓盐酸生成GeCl4(GeCl4的沸点是83.1℃)

(1)用水浸取焙烧物2小时的目的是____________________,操作“X”的名称为________,该操作除了冷凝管、铁架台、牛角管、锥形瓶、石棉网、酒精灯外还缺少的玻璃仪器是________

(2)写出焙烧时二氧化锗与氢氧化钠发生反应的化学方程式________________________________

(3)“酸化”至溶液中盐酸浓度为5.3 mol/L时有利于生成GeCl4,写出该反应的化学方程式:____若滤液“酸化”时酸度不够,溶液会出现明显的浑浊,原因是____________

(4)GeO2产品中通常混有少量SiO2。取样品w g,测得其中氧原子的物质的量为n mol,则该样品中GeO2的物质的量为____________mol(用含w、n的代数式表示)

【答案】为了提高含锗化合物的浸出率 蒸馏 蒸馏烧瓶、温度计 2NaOH+GeO2Na2GeO3+H2O Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4 生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2nH2O)沉淀 (或-n)

【解析】

(1)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;GeCl4的沸点是83.1℃,其沸点较低,从溶液中分离出GeCl4,可以通过蒸馏操作完成;蒸馏要用到的仪器有冷凝管、铁架台、牛角管、锥形瓶、石棉网、酒精灯,还要蒸馏烧瓶、温度计,故答案为:为了提高含锗化合物的浸出率;蒸馏;蒸馏烧瓶、温度计;
(2)GeO2难溶于水和稀盐酸,不跟水反应,是以酸性为主的两性氧化物,可知二氧化锗与氢氧化钠反应生成锗酸钠和水,反应方程式为:2NaOH+GeO2Na2GeO3+H2O,故答案为:2NaOH+GeO2Na2GeO3+H2O;

(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;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GeO2nH2O),生成的H2GeO3(或GeO2或GeO2nH2O)在水中溶解度较小,所以溶液会出现明显的浑浊,故答案为:Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4;生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2nH2O)沉淀;
(4)设wg样品中含SiO2、GeO2的物质的量分别为x、y,测得O原子的物质的量为n mol,根据氧原子守恒可得:2x+2y=n ①,根据质量守恒可得:60x+105y=w②,
联①②可得y=(或-n),故答案为:(或-n)。

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