题目内容

3．锗及其化合物被广泛应用于半导体、催化剂等领域．以铅锌矿含锗烟尘为原料可制备GeO2，其工艺流程图如图1．

已知：GeO2是两性氧化物；GeCl4易水解，沸点86.6℃
（1）第①步滤渣主要成分有SiO2（填化学式），实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯．
（2）第③步萃取时，锗的萃取率与$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有机相}}$（水相和有机相的体积比）的关系如图2所示，

从生产成本角度考虑，较适宜的$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有机相}}$的值为8．
（3）第④步加入盐酸作用中和NaOH，作反应物，抑制GeCl4水解（答两点即可）．
（4）第⑤步反应的化学方程式GeCl4+（n+2）H2O=GeO2?nH2O+4HCl．
（5）检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是取最后一次洗涤液于试管中，往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，则说明洗涤干净．若产生白色沉淀，则说明未洗涤干净．

分析 含锗烟尘中含有ZnO、CeO2、SiO2，加入稀硫酸过滤，溶解的有ZnO、CeO2，第①步中不溶于稀硫酸的滤渣主要成分有SiO2，滤液中加入有机萃取剂萃取得到有机层萃取层中加入NaOH溶液进行反萃取得到水层，加入盐酸得到GeCl4，加入纯水过滤得到GeO2•nH2O，加热分解得到GeO2；
（1）根据题目中的流程可以看出第①步中不溶于稀硫酸的滤渣主要成分有SiO2，实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯．
（2）第③步萃取时，从生产成本角度考虑，由图可知有机萃取剂的用量在V水相/V有机相的值为8时比V水相/V有机相的值为4时少，此时萃取率处于较高水平，而有机萃取剂较贵，故V水相/V有机相的值为8时较适宜．
（3）第④步加入盐酸作用为中和NaOH，作反应物，抑制GeCl4水解．
（4）第⑤步反应GeCl4水解得到氯化氢和GeO2?nH2O；
（5）检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是取最后一次洗涤液于试管中，检验是否含有氯离子设计实验验证．

解答 解：（1）根据题目中的流程可以看出，含锗烟尘中含有ZnO、CeO2、SiO2，加入稀硫酸过滤，溶解的有ZnO、CeO2，第①步中不溶于稀硫酸的滤渣主要成分有SiO2，实验室萃取操作用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯；
故答案为：SiO2，分液漏斗、烧杯；
（2）第③步萃取时，从生产成本角度考虑，由图可知有机萃取剂的用量在V水相/V有机相的值为8时比V水相/V有机相的值为4时少，此时萃取率处于较高水平，而有机萃取剂较贵，从生产成本角度考虑，故V水相/V有机相的值为8时较适宜；
故答案为：8；
（3）第④步加入盐酸作用为中和NaOH，作反应物，同时抑制GeCl4水解；
故答案为：中和NaOH，作反应物，抑制GeCl4水解；
（4）第⑤步反应是GeCl4水解得到氯化氢和GeO2?nH2O，反应的化学方程式：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2?nH2O+4HCl；
故答案为：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2?nH2O+4HCl；
（5）检验GeO2•nH2O是否洗涤干净的操作是：取最后一次洗涤液于试管中，往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，则说明洗涤干净．若产生白色沉淀，则说明未洗涤干净；
故答案为：取最后一次洗涤液于试管中，往其中加入HNO3酸化的AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，则说明洗涤干净．若产生白色沉淀，则说明未洗涤干净．

点评 本题考查了物质分离和提纯的方法和实验设计，实验分析，实验现象的理解，流程和图象的特征分析，物质性质是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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13．某研究性学习小组欲测定室温下（25℃、101kPa）的气体摩尔体积，请回答以下问题．该小组设计的简易实验装置如图所示：该实验的主要操作步骤如下：
①配制100mL 1.0mol•L-1的盐酸溶液；
②用10mL量筒（填仪器名称并注明规格）量取7.5mL 1.0mol•L-1的盐酸溶液加入锥形瓶中；
③称取a g已除去表面氧化膜的镁条，并系于铜丝末端，为使HCl全部参加反应，a的数值至少为0.09g；
④往广口瓶中装入足量水，按如图连接好装置，检查装置的气密性；
⑤反应结束后待体系温度恢复到室温，读出量筒中水的体积为V mL．
请将上述步骤补充完整并回答下列问题．
（1）步骤①中，配制100mL 1.0mol•L-1的盐酸溶液时，下列哪些操作会使配制浓度偏小AC（填写字母）．
A．用量筒量取浓盐酸时，俯视量筒的刻度
B．容量瓶未干燥即用来配制溶液
C．浓盐酸在烧杯中稀释时，搅拌时间过长
D．定容完成后，将容量瓶倒置摇匀后，发现液面低于刻度线
E．在容量瓶中定容时俯视容量瓶刻度线               
F．烧杯中有少量水
（2）请填写操作步骤中的空格：步骤②10mL量筒，步骤③0.09g．
（3）实验步骤⑤中应选用A（填字母）的量筒．
A．100mL　　　　　B．200mL　　　　　C．500mL
（4）忽略水蒸气影响，在该条件下测得气体摩尔体积的计算式为Vm=$\frac{1}{3.75V}$L/mol．
（5）若未除去镁条表面的氧化膜，则测得该条件下气体的摩尔体积偏低（填偏大、偏小或无影响）．
14．室温下，一气态烃与过量氧气混合完全燃烧，恢复到室温，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少50mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40mL，原烃的分子式是（　　）
A．CH4B．C2H4C．C2H6D．C3H8
11．某实验小组设计用50mL 1.0mol/L盐酸跟50mL 1.1mol/L 氢氧化钠溶液在如图装置中进行中和反应．在大烧杯底部垫碎泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平．然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过．通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热．试回答下列问题：
（1）本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和．试问：盐酸在反应中若因为有放热现象，而造成少量盐酸在反应中挥发，则测得的中和热偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（2）在中和热测定实验中存在用水洗涤温度计上的盐酸的步骤，若无此操作步骤，则测得的中和热会偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（3）若用等浓度的醋酸与NaOH溶液反应，则测得的中和热会偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”），其原因是醋酸电离要吸收热量．
18．pH=0时，下列各离子组能大量共存的是（　　）
A．Ba2+、Na+、I-、ClO-B．K+、Fe2+、SO42-、NO3-
C．K+、Mg2+、Br-SO42-D．Na+、K+、Clˉ、SiO32-
8．某化工厂废水中含一定量的重铬酸根离子，毒性很大．某科研小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料Cr0．5Fe1．5FeO4（Fe的化合价依次为+3、+2），设计了如下实验流程：

（1）该化工厂排出的废水呈橙黄色，其中橙色、黄色分别是由Cr2O72-离子和CrO42-离子污染造成的（填写离子符号）．
（2）该流程中用pH试纸测定溶液pH的操作方法是：取一小块pH试纸放在表面皿上，用干净的玻璃棒蘸取待测液点在试纸上，与标准比色卡对比读数．
（3）实验中过滤得到的滤渣中主要成分除Cr（OH）3外，还有Fe（OH）3和Fe（OH）2．
15．下列对废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是（　　）
A．切成碎片后混入土壤中
B．露天焚烧
C．倾倒在偏僻的海滩或海洋中
D．应用化学方法加工成再生塑料制品、防水涂料或燃油等产品
12．常温下，下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是（　　）
A．pH=13 的溶液：Na+、NH4+、SO42-、Cl-
B．甲基橙呈黄色的溶液：Na+、K+、ClO-、AlO2-
C．0.1 mol/L 的KNO3 溶液：H+、Fe2+、Cl-、SO42-
D．水电离的c（H+）=1×10-13mol．L-1的溶液中：K+、Ba2+、Br-、I-
6．下列实验方法或操作能达到实验目的是（　　）
A．
除去甲烷中乙烯		B．
制备乙酸乙酯
C．
分离乙酸和水		D．
制备蒸馏水

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