Question

【題目】鍺是重要的半導(dǎo)體材料，應(yīng)用于航空航天測(cè)控、光纖通訊等領(lǐng)域．一種提純二氧化鍺粗品（主要含GeO2、As2O3）的工藝如下：

已知：①“堿浸”過程中的反應(yīng)為：

GeO2+2NaOH=Na2GeO3+H2O

As2O3+2NaOH=2NaAsO2+H2O

②“蒸餾”過程中的反應(yīng)為：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+GeCl4+3H2O

③GeCl4的熔點(diǎn)為-49.5℃，AsCl3與GeCl4的沸點(diǎn)分別為130.2℃、84℃．

（1）鍺的原子序數(shù)為32，鍺在元素周期表中的位置為第 ______ 周期 ______ 族．

（2）“氧化除砷”的過程是將NaAsO2氧化為Na3AsO4，其反應(yīng)方程式為： ______ ．

（3）傳統(tǒng)的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，其缺點(diǎn)是 ______ ．

（4）工業(yè)上與蒸餾操作相關(guān)的設(shè)備有 ______

A．蒸餾釜 B．離心萃取機(jī) C．冷凝塔 D．加壓過濾機(jī)

（5）“水解”操作時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為 ______ ，“水解”操作時(shí)保持較低溫度有利于提高產(chǎn)率，其最可能的原因是 ______ （答一條即可）．

（6）若1噸二氧化鍺粗品（含雜質(zhì)30%）經(jīng)提純得0.745噸的高純二氧化鍺產(chǎn)品，則雜質(zhì)脫除率為 ______．

Answer 1

【答案】四 IVA 3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O 餾出物中將會(huì)含有AsCl3，降低了產(chǎn)品純度 AC GeCl4+（n+2）H2O=GeO2nH2O↓+4HCl 該水解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度較低時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)較大，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率更高或溫度高時(shí)GeCl4易揮發(fā)降低產(chǎn)率 85%

【解析】

⑴根據(jù)鍺的原子序數(shù)為32，與碳是同一主族元素，得出周期表位置。

⑵根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來(lái)書寫方程式。

⑶AsCl3與GeCl4的沸點(diǎn)分別為130.2℃、84℃，傳統(tǒng)的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，其缺點(diǎn)是餾出物中將會(huì)含有AsCl3。

⑷蒸餾釜與蒸餾燒瓶相似的性質(zhì)，冷凝管和冷凝塔有相似的性質(zhì)。

⑸“水解”操作時(shí)保持較低溫度有利于提高產(chǎn)率，其最可能的原因是該水解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度較低時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)較大，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率更高或溫度高時(shí)GeCl4易揮發(fā)降低產(chǎn)率。

⑹若1噸二氧化鍺粗品（含雜質(zhì)30%）即雜質(zhì)為0.3噸，經(jīng)提純得0.745噸的高純二氧化鍺產(chǎn)品，說(shuō)明還有0.045噸的雜質(zhì)還未除掉，除掉了0.255噸的雜質(zhì)，再進(jìn)行計(jì)算脫除率。

⑴鍺的原子序數(shù)為32，與碳是同一主族元素，因此鍺在元素周期表中的位置為第四周期IVA族，故答案為：四；IVA。

⑵“氧化除砷”的過程是將NaAsO2氧化為Na3AsO4，其反應(yīng)方程式為：3NaAsO2+NaClO3+ 6NaOH = 3Na3AsO4+NaCl+3H2O，故答案為：3NaAsO2+NaClO3+ 6NaOH = 3Na3AsO4 + NaCl+3H2O。

⑶AsCl3與GeCl4的沸點(diǎn)分別為130.2℃、84℃，傳統(tǒng)的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，其缺點(diǎn)是餾出物中將會(huì)含有AsCl3，降低了產(chǎn)品純度，故答案為：餾出物中將會(huì)含有AsCl3，降低了產(chǎn)品純度。

⑷蒸餾釜與蒸餾燒瓶相似的性質(zhì)，冷凝管和冷凝塔有相似的性質(zhì)，工業(yè)上與蒸餾操作相關(guān)的設(shè)備有AC，故答案為：AC。

⑸“水解”操作時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為GeCl4 + (n+2)H2O = GeO2nH2O↓ + 4HCl，“水解”操作時(shí)保持較低溫度有利于提高產(chǎn)率，其最可能的原因是該水解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度較低時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)較大，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率更高或溫度高時(shí)GeCl4易揮發(fā)降低產(chǎn)率，故答案為：該水解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度較低時(shí)反應(yīng)平衡常數(shù)較大，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率更高或溫度高時(shí)GeCl4易揮發(fā)降低產(chǎn)率。

⑹若1噸二氧化鍺粗品（含雜質(zhì)30%）即雜質(zhì)為0.3噸，經(jīng)提純得0.745噸的高純二氧化鍺產(chǎn)品，說(shuō)明還有0.045噸的雜質(zhì)還未除掉，除掉了0.255噸的雜質(zhì)，因此雜質(zhì)脫除率為 ，故答案為：85%。