1．鍺是重要的半導體材料，應(yīng)用于航空航天測控、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“緘浸”過程中的反應(yīng)為：
Ge02+2NaOH═Na2GeO3+H20    As203+2NaOH═2NaAs02+H20
②“蒸餾”過程中的反應(yīng)為：Na2Ge03+6HCL═2NaCL+GeCL4+3H20
③GeCL4的熔點為-49.5℃，AsCL3與GeCL4的沸點分別為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四 周期IVA 族．
（2）“氧化除砷”的過程是將NaAs03氧化為Na3As04，其反應(yīng)方程為3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O．
（3）傳統(tǒng)的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，其缺點是餾出物中將會含有AsCl3，降低了產(chǎn)品純度．
（4）工業(yè)上與蒸餾操作相關(guān)的設(shè)備有AC（填正確答案編號）．
A．蒸餾釜   B．離心萃取機    C．冷凝塔  D．加壓過濾機
（5）“水解”操作時發(fā)生的化學反應(yīng)反應(yīng)方程為GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•nH2O↓+4HCl，“水解”操作時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GeCl4易揮發(fā)降低產(chǎn)率 （答一條即可）．
（6）若1.00噸二氧化鍺粗品（含雜質(zhì)30.0%）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85%．

分析 二氧化鍺粗品（主要含GeO2、As2O3）中加入NaOH溶液堿浸，發(fā)生的反應(yīng)為GeO2+2NaOH═Na2GeO3+H2O、As2O3+2NaOH═2NaAsO2+H2O，向溶液中加入NaClO3氧化除砷，發(fā)生的反應(yīng)為3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O，向溶液中加入稀鹽酸并蒸餾，“蒸餾”過程中的反應(yīng)為：Na2GeO3+6HCl═2NaCl+GeCl4+3H2O，所以得到GeCl4，向GeCl4中加入高純水，發(fā)生的水解反應(yīng)為GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•n H2O↓+4HCl，然后過濾得到母液和GeO2•n H2O，將GeO2•n H2O烘干得到高純的GeO2，
（1）鍺的原子序數(shù)為32，鍺在元素周期表中的位置為第四周期IVA族；
（2）“氧化除砷”的過程是將NaAsO2氧化為Na3AsO4，同時氯酸鈉被還原生成氯化鈉，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫反應(yīng)方程式；
（3）傳統(tǒng)的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，餾出物中將會含有AsCl3；
（4）工業(yè)上與蒸餾操作相關(guān)的設(shè)備有蒸餾釜和冷凝塔；
（5）“水解”時生成GeO2•n H2O和HCl，溫度高時GeCl4易揮發(fā)，且該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高平衡平衡逆向移動；
（6）1噸二氧化鍺粗品（含雜質(zhì)30%）中雜質(zhì)質(zhì)量=1t×30%=0.3t，純的二氧化鍺質(zhì)量=1t×（1-30%）=0.7t，實際上經(jīng)提純得0.745噸的高純二氧化鍺產(chǎn)品，則提純得到的二氧化鍺中雜質(zhì)質(zhì)量=（0.745-0.7）t=0.045t，據(jù)此計算雜質(zhì)去除率．

解答 解：二氧化鍺粗品（主要含GeO2、As2O3）中加入NaOH溶液堿浸，發(fā)生的反應(yīng)為GeO2+2NaOH═Na2GeO3+H2O、As2O3+2NaOH═2NaAsO2+H2O，向溶液中加入NaClO3氧化除砷，發(fā)生的反應(yīng)為3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O，向溶液中加入稀鹽酸并蒸餾，“蒸餾”過程中的反應(yīng)為：Na2GeO3+6HCl═2NaCl+GeCl4+3H2O，所以得到GeCl4，向GeCl4中加入高純水，發(fā)生的水解反應(yīng)為GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•n H2O↓+4HCl，然后過濾得到母液和GeO2•n H2O，將GeO2•n H2O烘干得到高純的GeO2，
（1）鍺的原子序數(shù)為32，鍺在元素周期表中的位置為第四周期IVA族，故答案為：四；IVA；
（2）“氧化除砷”的過程是將NaAsO2氧化為Na3AsO4，同時氯酸鈉被還原生成氯化鈉，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫反應(yīng)方程式為3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O，故答案為：3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O；
（3）傳統(tǒng)的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，其缺點是餾出物中將會含有AsCl3，降低了產(chǎn)品純度，
故答案為：餾出物中將會含有AsCl3，降低了產(chǎn)品純度；
（4）工業(yè)上與蒸餾操作相關(guān)的設(shè)備有蒸餾釜和冷凝塔，故選AC，
故答案為：AC；
（5）“水解”時生成GeO2•n H2O和HCl，反應(yīng)方程式為GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•n H2O↓+4HCl，該水解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度較低時反應(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GeCl4易揮發(fā)降低產(chǎn)率，所以采用低溫水解，
故答案為：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2•n H2O↓+4HCl；該水解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度較低時反應(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GeCl4易揮發(fā)降低產(chǎn)率；
（6）1噸二氧化鍺粗品（含雜質(zhì)30%）中雜質(zhì)質(zhì)量=1t×30%=0.3t，純的二氧化鍺質(zhì)量=1t×（1-30%）=0.7t，實際上經(jīng)提純得0.745噸的高純二氧化鍺產(chǎn)品，則提純得到的二氧化鍺中雜質(zhì)質(zhì)量=（0.745-0.7）t=0.045t，雜質(zhì)去除率=$\frac{（0.3-0.045）t}{0.3t}$×100%=85%，
故答案為：85%．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，涉及元素周期表結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用、鹽類水解、氧化還原反應(yīng)等知識點，明確化學反應(yīng)原理、基本操作、物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，側(cè)重考查學生知識綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：推斷題

1．A、B、C、D四種芳香族化合物的結(jié)構(gòu)簡式如下：
請回答下列問題：
（1）用A、B、C、D編號填空：①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的有AC；②既能使FeCl3溶液顯紫色又能和NaHCO3溶液反應(yīng)放出氣體的有D；
（2）C按如圖1所示經(jīng)一步反應(yīng)可生成E，E是B的同分異構(gòu)體，則反應(yīng)①屬于氧化反應(yīng)（填反應(yīng)類型），寫出反應(yīng)②的化學方程式：C6H5CH2CH2COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$C6H5CH2CH2COOCH2CH3+H2O
（3）同時符合下列兩項要求（①化合物是1，2-二取代苯；②苯環(huán)上的兩個取代基分別為羥基和含有-COO-結(jié)構(gòu)的基團）的D的同分異構(gòu)體有4種，其中兩種（G和H）的結(jié)構(gòu)式如圖2所示，請寫出另外兩個異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：、．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

12．如圖為霧霾的主要成分示意圖．下列說法不正確的是（　　）
A．SO2和NxOy都屬于酸性氧化物
B．霧屬于膠體，能產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)
C．重金屬離子可導致蛋白質(zhì)變性
D．汽車尾氣的大量排放是造成霧霾天氣的人為因素之一

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

9．物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)．請回答下列涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的問題：
（1）第二周期中，元素的第一電離能處于B與N之間的元素有3種．
（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對電子數(shù)相同，則其基態(tài)原子的價層電子排布式為3d84s2．
（3）乙烯酮（CH2=C=O）是一種重要的有機中間體，可用CH3COOH在（C2H5O）3P=O存在下加熱脫H2O得到．乙烯酮分子中碳原子雜化軌道類型是sp2、sp，1mol（C2H5O）3P=O分子中含有的σ鍵的數(shù)目為25NA．
（4）已知固態(tài)NH3、H2O、HF的氫鍵鍵能和結(jié)構(gòu)如圖1：
　物質(zhì)氫鍵X-H…Y　鍵能kJ．mol-1
�。℉F）n　D-H…F　28.1
　冰　O-H…O　18.8
　（NH3）n　N-H…N　5.4


解釋H2O、HF、NH3沸點依次降低的原因單個氫鍵的鍵能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每個分子含氫鍵數(shù)：冰中2個，（HF）n和（NH3）n只有1個，氣化要克服的氫鍵的總鍵能是冰＞（HF）n＞（NH3）n．
（5）碳化硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似，其硬度僅次于金剛石，具有較強的耐磨性能．碳化硅晶胞結(jié)構(gòu)中每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有4個，與碳原子等距離最近的碳原子有12個．已知碳化硅晶
胞邊長為apm，則晶胞圖2中1號硅原子和2號碳原子之間的距離為$\frac{\sqrt{11}a}{4}$pm，碳化硅的密度為$\frac{1.6×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm3．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

16．從古至今，鐵及其化合物在人類生產(chǎn)生活中的作用發(fā)生了巨大變化．
（1）古代中國四大發(fā)明之一的司南是由天然磁石制成的，其主要成分是c（填字母
序號）．
a．Fe         b．FeO       c．Fe3O4       d．Fe2O3
（2）現(xiàn)代利用鐵的氧化物循環(huán)裂解水制氫氣的過程如圖1所示．整個過程與溫度密切相關(guān)，當溫度低于570℃時，F(xiàn)e3O4（s）和CO（g）反應(yīng)得到的產(chǎn)物是Fe（s）和CO2（g），阻礙循環(huán)反應(yīng)的進行．

①已知：Fe3O4（s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g）△H1═+19.3kJ•mol-1
3FeO（s）+H2O（g）?Fe3O4（s）+H2（g）△H2═-57.2kJ•mol-1
C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H3═+172.4kJ•mol-1
鐵氧化物循環(huán)裂解水制氫氣總反應(yīng)的熱化學方程式是C（s）+H2O（g）═H2（g）+CO（g）△H═+134.5kJ•mol-1 ．
②如圖2表示其他條件一定時，F(xiàn)e3O4（s）和CO（g）反應(yīng)達平衡時CO（g）的體積百分含量隨溫度的變化關(guān)系．
i．反應(yīng)Fe3O4（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO2（g）△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”），理
由是當其他條件一定時，溫度升高，CO的體積百分含量增大，可逆反應(yīng)Fe3O4（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO2（g）逆向移動，故△H＜0．
ii．隨溫度升高，反應(yīng)Fe3O4（s）+CO（g）?3FeO（s）+CO2（g）平衡常數(shù)的變化趨勢是增大；1040℃時，該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)的數(shù)值是4．
（3）①古老而神奇的藍色染料普魯士藍的合成方法如下：

復分解反應(yīng)ii的離子方程式是3[Fe（CN）6]4-+4Fe3+═Fe4[Fe（CN）6]3↓．
②如今基于普魯士藍合成原理可檢測食品中CN-，方案如下：
食品待測液$→_{加熱煮沸}^{10%H_{2}SO_{4}}$HCN（氣體）$\stackrel{FeSO_{4}堿性試紙}{→}$試紙變藍
若試紙變藍則證明食品中含有CN-，請解釋檢測時試紙中FeSO4的作用堿性條件下，F(xiàn)e2+與CN-結(jié)合生成[Fe（CN）6]4-；Fe2+被空氣中O2氧化生成Fe3+；[Fe（CN）6]4-與Fe3+反應(yīng)生成普魯士藍使試紙顯藍色．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

6．納米技術(shù)制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應(yīng)用到社會生活和高科技領(lǐng)域．單位質(zhì)量的A和B單質(zhì)燃燒時均放出大量熱，可用作燃料．已知A和B為短周期元素，其原子的第一至第四電離能如下表所示：
電離能（kJ/mol）I1I2I3I4
A9321 82115 39021 771
B7381 4517 73310 540
（1）某同學根據(jù)上述信息，推斷B的核外電子排布如圖所示，該同學所畫的電子排布圖違背了能量最低原理．

（2）ACl2分子中A的雜化類型為sp雜化．
（3）氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲存問題，C60可用作儲氫材料．已知金剛石中的C-C的鍵長為154.45pm，C60中C-C鍵長為145～140pm，有同學據(jù)此認為C60的熔點高于金剛石，你認為是否正確否，并闡述理由C60為分子晶體，熔化時破壞的是范德華力，無需破壞共價鍵，而金剛石屬于原子晶體，熔化時需要破壞共價鍵．

（4）科學家把C60和鉀摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖所示，該物質(zhì)在低溫時是一種超導體．寫出基態(tài)鉀原子的價電子排布式4s1，該物質(zhì)的K原子和C60分子的個數(shù)比為3：1．

（5）繼C60后，科學家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子電負性由大到小的順序是N＞C＞Si，NCl3分子的空間構(gòu)型為三角錐形．Si60分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則Si60分子中π鍵的數(shù)目為30．

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科目：高中化學 來源： 題型：解答題

13．利用某些細菌的特殊生物催化作用，可以使礦石中的金屬在水溶液中溶解出來．例如氧化亞鐵硫桿菌能利用空氣中的氧氣，在溶液中將黃鐵礦（主要成分為FeS2）氧化為Fe2（SO4）3，并使溶液酸性增強，其過程如圖：
（1）寫出過程（a）的化學反應(yīng)方程式：4FeS2+15O2+2H2O$\frac{\underline{\;細菌\;}}{\;}$2Fe2（SO4）3+2H2SO4．
（2）人們還可利用特定的細菌，用Fe2（SO4）3溶液作氧化劑溶解銅礦石（Cu2S），得到透明的酸性溶液，再向溶液中加入足量鐵屑得到銅，請寫出整個過程中的離子反應(yīng)方程式：
①Cu2S+10Fe3++4H2O=2Cu2++10Fe2++8H++SO42-②Fe+Cu2+=Fe2++Cu    ③Fe+2H+=Fe2++H2↑
（3）下列不屬于“細菌冶金”的優(yōu)點的是C（填寫字母）．
A、對貧礦、尾礦的開采更有價值
B、在細菌的作用下，副產(chǎn)物FeSO4和S可再次被空氣氧化為Fe2（SO4）3和H2SO4，F(xiàn)e2（SO4）3可循環(huán)使用
C、所用細菌來源廣泛，很容易找到并大規(guī)模培養(yǎng)
D、能大大降低能源消耗，有利于減少污染
（4）工業(yè)上可利用粗銅（含Zn、Ag、Au等）經(jīng)電解制得純銅（電解銅）．電解過程中，粗銅接電源正極（填“正”或“負”），純銅上的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu．
（5）某工廠按上述（4）原理，平均每秒生產(chǎn)b mol純銅，（設(shè)阿伏加德羅常數(shù)為N，每個電子帶電量為e C）求電解槽中平均電流強度為2bNeA（用代數(shù)式表示）．

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

10．如圖所示裝置選用下列藥品，可完成的實驗是（　�。�
A．用濃硫酸和銅制取二氧化硫B．用鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣
C．用氯化銨與氫氧化鈣反應(yīng)制取氨氣D．用銅與濃硝酸反應(yīng)制取二氧化氮

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科目：高中化學 來源： 題型：選擇題

11．根據(jù)下列合成路線判斷反應(yīng)類型正確的是（　�。�
A．A→B的反應(yīng)屬于加成反應(yīng)B．B→C的反應(yīng)屬于酯化反應(yīng)
C．C→D的反應(yīng)屬于消去反應(yīng)D．D→E的反應(yīng)屬于加成反應(yīng)

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