Question

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的沸點是83.1℃．
（1）寫出二氧化鍺與碳酸鈉焙燒時發(fā)生反應的化學方程式：

 

．
（2）用水浸取焙燒物長達2小時的目的是

 

．
（3）“酸化”至溶液中鹽酸濃度為5.3mol?L^-1時有利于生成四氯化鍺，寫出該反應的化學方程式

 

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（4）若濾液“酸化”時酸度不夠，溶液會出現(xiàn)明顯的渾濁，原因是

 

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（5）操作“X”的名稱為

 

．
（6）四氯化鍺與高純水反應的化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質的分離、提純和除雜

專題：實驗題

分析：（1）根據(jù)題干信息可以判斷：反應物為GeO₂、Na₂CO₃，生成物為Na₂GeO₃、CO₂，反應條件為加熱，據(jù)此寫出反應的化學方程式；
（2）水浸取焙燒物的時間較長，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，根據(jù)題干信息判斷反應物、生成物，然后寫出反應的化學方程式；
（4）如果酸度不夠，鍺酸鈉與氫離子反應生成了生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O），生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O）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)沸點不同利用蒸餾法分離；
（6）根據(jù)反應流程可知，四氯化鍺與高純水反應生成GeO₂?nH₂O，根據(jù)質量守恒定律寫出該反應方程式．

解答： 解：（1）根據(jù)反應流程可知，碳酸鈉與二氧化鍺反應生成鍺酸鈉和二氧化碳，反應的化學方程式為：GeO₂+Na₂CO₃

△   .

Na₂GeO₃+CO₂↑，
故答案為：GeO₂+Na₂CO₃

△   .

Na₂GeO₃+CO₂↑；
（2）用水浸取焙燒物長達2小時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，
故答案為：為了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，則H₂GeO₃能夠與氯化氫反應生成生成物為GeCl₄、NaCl和水，反應的化學方程式為：Na₂GeO₃+6HCl=2NaCl+3H₂O+GeCl₄，
故答案為：Na₂GeO₃+6HCl=2NaCl+3H₂O+GeCl₄；
（4）若濾液“酸化”時酸度不夠，Na₂GeO₃與氫離子反應生成了生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O），生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O）在水中溶解度較小，所以溶液會出現(xiàn)明顯的渾濁，
故答案為：生成了H₂GeO₃（或GeO₂或GeO₂?nH₂O）沉淀；
（5）GeCl₄的沸點是83.1℃，其沸點較低，從溶液中分離出GeCl₄，可以通過蒸餾操作操作完成，
故答案為：蒸餾；
（6）根據(jù)制備流程可知，GeCl₄與高純水反應生成GeO₂?nH₂O，另一種產物為HCl，則反應的化學方程式為：GeCl₄+（2+n）H₂O=4HCl+GeO₂?nH₂O，
故答案為：GeCl₄+（2+n）H₂O=4HCl+GeO₂?nH₂O．

點評：本題通過純GeO₂的制備流程，考查了物質制備方案的設計方法，題目難度中等，試題中書寫化學方程式的知識點較多，解答關鍵是根據(jù)制備流程正確判斷反應物、生成物，然后利用質量守恒定律書寫出方程式即可，試題有利于培養(yǎng)學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識解決實際問題的能力．