Question

【题目】和硅同一主族的锗也是重要的半导体材料，锗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“碱浸”过程中的反应为：GeO2＋2NaOH＝Na2GeO3＋H2O、As2O3＋2NaOH＝2NaAsO2＋H2O

② GeCl4的熔点为-49.5℃，AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃。

（1）砷的原子序数为33，砷在元素周期表中的位置为第______周期第________族。

（2）“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，其反应的离子方程式为：___________________________________________________________________。

（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_________________。

（4）“蒸馏”过程中的反应的化学方程式为：________________________________。

（5）“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_____________（答一条即可）。

（6）若1吨二氧化锗粗品（含杂质30%）经提纯得0.745吨的较纯二氧化锗产品，则杂质脱除率为_________。

（7）和砷同一主族的锑也可以用于半导体中。一种突破传统电池设计理念的镁—锑液态金属二次电池工作原理如图所示：

该电池由于密度的不同，在重力作用下分为三层，工作时中间层熔融盐的组成不变。充电时，C1－向______（填“上”或“下”）移动；放电时，正极的电极反应式为______。

Answer 1

【答案】 四或4 ⅤA 3AsO2—＋ClO3—＋6 OH—＝3 AsO43—＋Cl—＋3H2O 馏出物中将会含有AsCl3，降低了产品纯度 Na2GeO3＋6HCl＝2NaCl＋GeCl4＋3H2O 该水解反应为放热反应，温度较低时水解平衡正向移动，反应物平衡转化率更高；或温度高时GeCl4易挥发导致降低产率；或温度高时，结晶水合物的溶解度大 85%或0.85 下 Mg2＋＋2e－＝Mg

【解析】试题分析：由流程及题中信息可知，粗品经碱浸后，二氧化锗和三氧化二砷溶解分别转化为锗酸钠和亚砷酸钠，然后用氯酸钠溶液氧化除砷，加入盐酸将锗酸钠转化为四氯化锗，蒸馏得到四氯化锗，四氯化锗水解后得GeO2nH2O，GeO2nH2O烘干后得到高纯二氧化锗。

（1）砷的原子序数为33，砷在元素周期表中的位置为第四（或4 ）周期第ⅤA族。

（2）“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，其反应的离子方程式为3AsO2—＋ClO3—＋6 OH—＝3 AsO43—＋Cl—＋3H2O。

（3）传统的提纯方法是将粗品直接加入盐酸中蒸馏，由于AsCl3与GeCl4的沸点分别为130.2℃、84℃，故其缺点是馏出物中将会含有AsCl3，降低了产品纯度。

（4）“蒸馏”过程中的反应的化学方程式为Na2GeO3＋6HCl＝2NaCl＋GeCl4＋3H2O。

（5）“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，温度较低时水解平衡向反应方向移动，反应物平衡转化率更高（或温度高时GeCl4易挥发导致降低产率；或温度高时，结晶水合物的溶解度大）。

（6）若1吨二氧化锗粗品（含杂质30%）经提纯得0.745吨的较纯二氧化锗产品，则杂质脱除率为=85%(或0.85)。

（7）由图可知，该电池的负极是镁、正极是镁锑合金；充电时，镁是阴极、镁锑合金是阳极，所以C1－向下（阳极）移动；放电时，正极的电极反应式为Mg2＋＋2e－＝Mg。