Question

【題目】鍺是第四周期第ⅣA族元素，鍺是重要的半導(dǎo)體材料，用于制造晶體管及各種電子裝置。下圖為以鍺鋅礦(含GeO2、ZnS及少量Fe2O3)為原料生產(chǎn)高純度鍺的工藝流程如下：

已知：GeO2可溶于強(qiáng)堿溶液，生成鍺酸鹽。GeCl4的熔點(diǎn)為－49.5℃，沸點(diǎn)為84℃，在水中或酸的稀溶液中易水解。

回答下列問(wèn)題：

(1)步驟①中提高堿浸效率的措施有______________________(寫一種)，NaOH溶液堿浸時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________。

(2)操作a的名稱是___________，GeCl4的電子式為_______________。

(3)濾渣1中除含有ZnS外，還含有少量___________。濾渣2中除含有 CaGeO3外，還含有少量___________。

(4)步驟⑤中加入濃鹽酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。不用稀鹽酸的原因是______________________。

(5)寫出一種證明步驟⑧反應(yīng)完全的操作方法：______________________。

Answer 1

【答案】將礦石粉碎(或加熱或充分?jǐn)嚢?/span>) GeO2+ 2OH- =GeO32-+H2O 過(guò)濾 Fe2O3 Ca(OH)2 CaGeO3+6HCl(濃)=CaCl2+ CeCl4+3H2O GeCl4在稀鹽酸中易水解 將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無(wú)水硫酸銅的U形管，固體未變藍(lán)

【解析】

堿浸鍺鋅礦(主要成分GeO2和ZnS及少量Fe2O3)，浸出液中含有鍺酸鹽，加入氯化鈣溶液反應(yīng)形成CaGeO3沉淀，過(guò)濾后得到CaGeO3，將CaGeO3用濃鹽酸溶解生成GeCl4，GeCl4在濃鹽酸中溶解度低，過(guò)濾后得到GeCl4；GeCl4在純水中水解生成GeO2nH2O，GeO2nH2O脫水后得到GeO2，用氫氣加熱還原GeO2得到高純度Ge，據(jù)此分析解答。

(1)步驟①中提高堿浸效率的措施有將礦石粉碎或加熱或充分?jǐn)嚢瑁?/span>NaOH溶液堿浸時(shí)，將GeO2溶解生成鍺酸鹽，反應(yīng)的離子方程式為GeO2+ 2OH- =GeO32-+H2O，故答案為：將礦石粉碎(或加熱或充分?jǐn)嚢?/span>)；GeO2+ 2OH- =GeO32-+H2O；

(2)操作a為分離溶液與沉淀，為過(guò)濾操作；GeCl4的熔點(diǎn)為－49.5℃，沸點(diǎn)為84℃，為分子晶體，含有共價(jià)鍵，電子式為，故答案為：過(guò)濾；；

(3)氧化鐵不溶于氫氧化鈉，濾渣1中除含有ZnS外，還含有少量Fe2O3。氫氧化鈣微溶于水，氯化鈣能夠與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鈣沉淀，因此濾渣2中除含有 CaGeO3外，還含有少量Ca(OH)2，故答案為：Fe2O3；Ca(OH)2；

(4)根據(jù)流程圖，步驟⑤中加入濃鹽酸，反應(yīng)生成CeCl4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaGeO3+6HCl(濃)=CaCl2+ CeCl4+3H2O；GeCl4在稀鹽酸中易水解，因此不用稀鹽酸溶解，故答案為：CaGeO3+6HCl(濃)=CaCl2+ CeCl4+3H2O；GeCl4在稀鹽酸中易水解；

(5)步驟⑧是用氫氣加熱還原GeO2得到高純度Ge，當(dāng)反應(yīng)完全后將不再產(chǎn)生水蒸氣，可以將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無(wú)水硫酸銅的U形管，固體未變藍(lán)，即可證明反應(yīng)已經(jīng)完全，故答案為：將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無(wú)水硫酸銅的U形管，固體未變藍(lán)。