Question

【題目】鍺是重要的半導(dǎo)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“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】
（1）四；IVA
（2）3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O
（3）餾出物中將會含有AsCl3 ， 降低了產(chǎn)品純度
（4）AC
（5）GeCl4+（n+2）H2O=GeO2?nH2O↓+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
（6）85%
【解析】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=GeO2n H2O↓+4HCl，然后過濾得到母液和GeO2n H2O，將GeO2n 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，所以答案是：四；IVA；（2）“氧化除砷”的過程是將NaAsO2氧化為Na3AsO4 ， 同時(shí)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，所以答案是：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(diǎn)是餾出物中將會含有AsCl3 ， 降低了產(chǎn)品純度，所以答案是：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)備有蒸餾釜和冷凝塔，故選AC；（5）“水解”時(shí)生成GeO2n H2O和HCl，反應(yīng)方程式為GeCl4+（n+2）H2O=GeO2n H2O↓+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，所以采用低溫水解，所以答案是：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2n H2O↓+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；（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(shí)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= ×100%=85%， 所以答案是：85%．