Question

6．二氧化鍺一般由四氯化鍺水解制得，被廣泛用于制作高純金屬鍺、化工催化劑及電子器件等．現(xiàn)以含鍺煙塵（主要含GeO₂、SiO₂和ZnO）為原料可制備GeO₂，其工藝流程圖如圖1：

已知；GeO₂是兩性氧化物；GeCl₄易水解，沸點(diǎn)為86.6℃．
（1）第①步濾渣的主要成分有SiO₂（填化學(xué)式），第④步操作所需的玻璃儀器為錐形瓶、牛角管、溫度計、酒精燈、冷凝管和_．
（2）第③步萃取時，鍺的萃取率與$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機(jī)相}}$（水相和有機(jī)相的體積比）的關(guān)系如圖2所示，從生產(chǎn)成本角度考慮，較適宜的$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機(jī)相}}$的值為8．
（3）第④步加入鹽酸的作用中和NaOH，作反應(yīng)物，抑制GeCl₄水解 （答兩點(diǎn)即可）．
（4）第⑤步反應(yīng)的化學(xué)方程式是GeCl₄+（n+2）H₂O=GeO₂?nH₂O+4HCl．
（5）檢驗(yàn)GeO₂•nH₂O是否洗滌干凈的操作是取最后一次洗滌液于試管中，往其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則說明洗滌干凈．若產(chǎn)生白色沉淀，則說明未洗滌干凈．

Answer 1

分析 含鍺煙塵中含有ZnO、CeO₂、SiO₂，加入稀硫酸過濾，溶解的有ZnO、CeO₂，第①步中不溶于稀硫酸的濾渣主要成分有SiO₂，濾液中加入有機(jī)萃取劑萃取得到有機(jī)層萃取層中加入氫氧化鈉進(jìn)行反萃取得到水層，加入鹽酸得到GeCl₄，加入純水過濾得到GeO₂•nH₂O，加熱分解得到GeO₂；
（1）根據(jù)題目中的流程可以看出第①步中不溶于稀硫酸的濾渣主要成分有SiO₂、PbO，實(shí)驗(yàn)室蒸餾操作用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯．
（2）第③步萃取時，從生產(chǎn)成本角度考慮，由圖可知有機(jī)萃取劑的用量在V_水相/V_{有機(jī)相}的值為8時比V_水相/V_{有機(jī)相}的值為4時少，此時萃取率處于較高水平，而有機(jī)萃取劑較貴，故V_水相/V_{有機(jī)相}的值為8時較適宜．
（3）第④步加入鹽酸作用為中和NaOH，作反應(yīng)物，抑制GeCl₄水解．
（4）第⑤步反應(yīng)GeCl₄水解得到氯化氫和GeO₂?nH₂O；
（5）檢驗(yàn)GeO₂•nH₂O是否洗滌干凈的操作是取最后一次洗滌液于試管中，檢驗(yàn)是否含有氯離子設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證．

解答 解：（1）根據(jù)題目中的流程可以看出，含鍺煙塵中含有ZnO、CeO₂、SiO₂，加入稀硫酸過濾，溶解的有ZnO、CeO₂，第①步中不溶于稀硫酸的濾渣主要成分有SiO₂，錐形瓶、牛角管、溫度計、酒精燈、冷凝管和蒸餾燒瓶，
故答案為：SiO₂；蒸餾燒瓶；
（2）第③步萃取時，從生產(chǎn)成本角度考慮，由圖可知有機(jī)萃取劑的用量在V_水相/V_{有機(jī)相}的值為8時比V_水相/V_{有機(jī)相}的值為4時少，此時萃取率處于較高水平，而有機(jī)萃取劑較貴，從生產(chǎn)成本角度考慮，故V_水相/V_{有機(jī)相}的值為8時較適宜；
故答案為：8；
（3）第④步加入鹽酸作用為中和NaOH，作反應(yīng)物，同時抑制GeCl₄水解；
故答案為：中和NaOH，作反應(yīng)物，抑制GeCl₄水解；
（4）第⑤步反應(yīng)是GeCl₄水解得到氯化氫和GeO₂?nH₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式：GeCl₄+（n+2）H₂O=GeO₂?nH₂O+4HCl；
故答案為：GeCl₄+（n+2）H₂O=GeO₂?nH₂O+4HCl；
（5）檢驗(yàn)GeO₂•nH₂O是否洗滌干凈的操作是：取最后一次洗滌液于試管中，往其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則說明洗滌干凈．若產(chǎn)生白色沉淀，則說明未洗滌干凈；
故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，往其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則說明洗滌干凈．若產(chǎn)生白色沉淀，則說明未洗滌干凈．

點(diǎn)評 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計，為高考高頻點(diǎn)，此種題型涉及物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)驗(yàn)基本操作，明確物質(zhì)的性質(zhì)及每一步發(fā)生的反應(yīng)、基本操作方法是解本題關(guān)鍵，熟練掌握元素化合物知識，靈活運(yùn)用知識解答問題，題目難度中等．