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的沸點(diǎn)是83.1℃。

(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)用水浸取焙燒物長達(dá)2小時(shí)的目的是_______________________。

(3)“酸化”至溶液中鹽酸濃度為5.3 mol·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：_____________。

(4)若濾液“酸化”時(shí)酸度不夠，溶液會出現(xiàn)明顯的渾濁，原因是_____________________。

(5)操作“X”的名稱為________________。

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

Answer 1

【答案】Na2CO3+ GeO2Na2GeO3+ CO2↑ 為了提高含鍺化合物的浸出率 Na2GeO3+ 6HCl ＝ GeCl4+ 2NaCl + 3H2O 生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2·nH2O)沉淀 蒸餾 GeCl4+ (2+n)H2O ＝ GeO2·nH2O ＋4HCl

【解析】

(1)根據(jù)題干信息可以判斷：反應(yīng)物為GeO2、Na2CO3，生成物為Na2GeO3、CO2，反應(yīng)條件為加熱，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；

(2)水浸取焙燒物的時(shí)間較長，可以使焙燒物中含鍺化合物盡可能溶解；

(3)類比偏鋁酸鈉與鹽酸的反應(yīng)，根據(jù)題干信息判斷反應(yīng)物、生成物，然后寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；

(4)如果酸度不夠，鍺酸鈉與氫離子反應(yīng)生成了生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2nH2O)，生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2nH2O)水中溶解度不大，所以出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象；

(5)溶液中分離易溶物，可以根據(jù)沸點(diǎn)不同利用蒸餾法分離；

(6)根據(jù)反應(yīng)流程可知，四氯化鍺與高純水反應(yīng)生成GeO2nH2O，根據(jù)質(zhì)量守恒定律寫出該反應(yīng)方程式。

(1)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)用水浸取焙燒物長達(dá)2小時(shí)的目的是為了盡可能使焙燒混合物中的含鍺化合物溶于水，=從而提高含鍺化合物的浸出率；

(3)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；

(4)若濾液“酸化”時(shí)酸度不夠，Na2GeO3與氫離子反應(yīng)生成了生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2nH2O)，生成了H2GeO3(或GeO2或GeO2nH2O)在水中溶解度較小，所以溶液會出現(xiàn)明顯的渾濁；

(5)GeCl4的沸點(diǎn)是83.1℃，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；

(6)根據(jù)制備流程可知，GeCl4與高純水反應(yīng)生成GeO2nH2O，另一種產(chǎn)物為HCl，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：GeCl4+(2+n)H2O=4HCl+GeO2nH2O。