Question

负载银纳米CeO₂可用于光催化降解农药废水，安徽某工厂现用锗（Ge）产品加工废料生产纳米GeO₂，实验流程如图．


（1）操作X为

 

．Y溶液是一种在该流程中可循环利用的物质，该物质是

 

（填化学式）．
（2）第②步反应的离子方程式是

 

．
（3）若要将Fe（OH）₃和Al（OH）₃分离回收，需要用到的试剂有

 

（填化学式）．
（4）该锗产品加工废料中含锗的质量分数不少于

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：流程分析锗产品加工废料m₁kg含有Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，富集过滤得到滤液中加入稀盐酸和过氧化氢溶解后亚铁离子被过氧化氢氧化为铁离子，加入试剂使铁离子和铝离子全部沉淀，锗离子不沉淀，过滤得到四氯化锗溶液，通过蒸馏，水解得到二氧化锗的晶体，烘干得到m2kg纳米二氧化锗；
（1）过滤就是把液体和不溶性的固体分离的一种方法；通过流程图看出盐酸在操作②时还要用到，所以HCl可以循环使用；
（2）Ge元素的化合价升高，则O元素的化合价降低，该反应生成水，以此书写离子反应；
（3）利用氢氧化铝能够和氢氧化钠反应生成可溶性的偏铝酸钠，向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体生成氢氧化铝的性质分离；
（4）质量为m₂的纳米GeO₂中Ge的质量m=

73

105

m₂，故该锗产品加工废料中含锗的质量分数不少于

73m2

105m1

×100%；

解答： 解：（1）通过流程图看出经过操作x分成了四氯化碳溶液和难溶性的Fe（OH）₃和Al（OH）₃，操作X为过滤；通过流程图看出盐酸在操作②时还要用到，所以HCl可以循环使用，故答案为：过滤；HCl；
（2）Ge元素的化合价升高，则O元素的化合价降低，该反应生成水，该离子反应为Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O，
故答案为：Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O；
（3）Fe（OH）₃不能溶解在碱性溶液中，Al（OH）₃可以和NaOH反应生成偏铝酸钠，Al（OH）₃十NaOH=NaAlO₂十2H₂O，NaAlO₂再与二氧化碳反应生成Al（OH）₃，
2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃；
故答案为：NaOH、CO₂；
（4）质量为m₂的纳米GeO₂中Ge的质量m=

73

105

m₂，故该锗产品加工废料中含锗的质量分数不少于

73m2 105

m1

×100%=

73m2

105m1

×100%；
故答案为：

73m2

105m1

×100%．

点评：本题考查制备实验方案的设计，涉及氧化还原反应、离子反应、难溶电解质的溶解平衡、两性氧化物等知识，综合性较强，题目难度较大．