Question

【題目】某工廠利用褐煤煙灰(主要成分為碳、二氧化鍺，還有少量氧化鋁和二氧化硅)制取純GeO2的主要流程如下：

已知：GeO2是一種難溶于水的偏弱酸性的兩性氧化物，GeCl4的熔點(diǎn)為-49.5℃，沸點(diǎn)是84℃。

(1)寫出二氧化鍺與碳酸鈉焙燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________。

(2)用水浸取焙燒物長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)的目的是____________________________。

(3)調(diào)節(jié)pH可選用的試劑溶液a是________(填字母)。

A．氨水 B．氫氧化鈉溶液 C．鹽酸 D．碳酸鈉溶液

(4)“濾渣”的主要成分是________(填化學(xué)式)。

(5)“酸化”至溶液中鹽酸濃度為5.3mol·L-1時(shí)有利于生成四氯化鍺，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________。

(6)操作“X”的名稱為__________。

(7)四氯化鍺與高純水反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。

Answer 1

【答案】GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑ 為了提高含鍺化合物的浸出率 C H2SiO3、Al(OH)3 Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4 蒸餾 GeCl4+(2+n)H2O=4HCl+GeO2nH2O

【解析】

褐煤煙灰(主要成分為碳、二氧化鍺，還有少量氧化鋁和二氧化硅)加入Na2CO3和NaOH焙燒，GeO2是一種難溶于水的偏弱酸性的兩性氧化物，發(fā)生反應(yīng)為GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑、SiO2轉(zhuǎn)化為Na2SiO3，Al2O3轉(zhuǎn)化為2NaAlO2，C在高溫下焙燒轉(zhuǎn)化為CO2，焙燒后的產(chǎn)物加水浸取2小時(shí)，得到含有Na2GeO3、Na2SiO3、NaAlO2的混合和浸出液，向浸出液中加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值，使Na2SiO3、NaAlO2分別轉(zhuǎn)化為H2SiO3、Al(OH)3除去，則濾渣主要為為H2SiO3、Al(OH)3，濾液中主要含有Na2GeO3，向?yàn)V液加入7mol/LHCl酸化，發(fā)生反應(yīng)：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4，使Na2GeO3轉(zhuǎn)化為GeCl4，根據(jù)已知信息，GeCl4的熔點(diǎn)為-49.5℃，沸點(diǎn)是84℃，其沸點(diǎn)較低，從溶液中分離出GeCl4，可以通過蒸餾操作操作完成，，GeCl4與水發(fā)生水解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為GeO2nH2O，在進(jìn)行加熱去除結(jié)晶水獲得高純度的GeO2，據(jù)此分析解答。

(1)GeO2是一種難溶于水的偏弱酸性的兩性氧化物，根據(jù)反應(yīng)流程可知，碳酸鈉與二氧化鍺反應(yīng)生成鍺酸鈉和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：GeO2+Na2CO3Na2GeO3+CO2↑；

(2)用水浸取焙燒物長(zhǎng)達(dá)2小時(shí)的目的是為了提高含鍺化合物的浸出率；

(3)根據(jù)分析，調(diào)節(jié)pH的目的是為了出去含硅和鋁元素的雜質(zhì)，Na2SiO3、NaAlO2在酸性條件下均可轉(zhuǎn)化為沉淀，則可選用的試劑溶液a是鹽酸，答案選C；

(4)根據(jù)分析，“濾渣”的主要成分是H2SiO3、Al(OH)3；

(5)向?yàn)V液加入7mol/LHCl酸化，使Na2GeO3轉(zhuǎn)化為GeCl4，GeO2是一種難溶于水的偏弱酸性的兩性氧化物，類比氫氧化鋁的性質(zhì)，則H2GeO3能夠與氯化氫反應(yīng)生成生成物為GeCl4、NaCl和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4；

(6)結(jié)合已知信息，GeCl4的熔點(diǎn)為-49.5℃，沸點(diǎn)是84℃，其沸點(diǎn)較低，從溶液中分離出GeCl4，可以通過蒸餾操作操作完成，操作“X”的名稱為蒸餾；

(7)GeCl4與水發(fā)生水解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為GeO2nH2O，另一種產(chǎn)物為HCl，反應(yīng)的化學(xué)方程式為GeCl4 + (2+n)H2O = 4HCl+GeO2nH2O。