Question

【題目】1871年門捷列夫最早預(yù)言了類硅元素鍺，1886年德國化學(xué)家溫克勒發(fā)現(xiàn)和分離了鍺元素，并以其祖國的名字命名為“Ge”。鍺是重要的半導(dǎo)體材料，其有機化合物在治療癌癥方面有著獨特的功效。下圖為工業(yè)上利用鍺鋅礦(主要成分GeO2和ZnS)來制備高純度鍺的流程。

已知：1．丹寧是一種有機沉淀劑，可與四價鍺絡(luò)合形成沉淀；2．GeCl4易水解，在濃鹽酸中溶解度低。

(1)簡述步驟①中提高酸浸效率的措施___________(寫兩種)。

(2)步驟②操作A方法是___________。

(3)步驟③中的物質(zhì)在___________(填儀器名稱)中加熱。

(4)步驟④不能用稀鹽酸，原因可能是___________。

(5)寫出步驟⑤的化學(xué)方程式___________。寫出步驟⑦的化學(xué)方程式___________。

(6)請寫出一種證明步驟⑦反應(yīng)完全的操作方法___________。

Answer 1

【答案】把礦石粉碎；加熱；充分攪拌 過濾 坩堝 防止四價鍺水解；防止GeO2不能充分反應(yīng)；有利于GeCl4析出 GeCl4＋(2＋n)H2O=GeO2·nH2O＋4HCl GeO2＋2H2Ge＋2H2O 將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無水硫酸銅的U形管，無現(xiàn)象(其他合理組合亦可)

【解析】

鍺鋅礦在酸浸取下生成四價鍺，再被有機沉淀劑沉淀，。沉淀經(jīng)灼燒得到GeO2，再與濃鹽酸反應(yīng)得到GeCl4，其發(fā)生水解，得到GeO2·nH2O，脫水得到GeO2。從得到粗品的GeO2再得到高純度的GeO2的整個過程，是為了提高GeO2的純度，最后得到高純度的Ge。

(1)提高酸浸速率，即提高化學(xué)反應(yīng)速率，可以通過粉碎礦石增大礦石與酸的接觸面積、適當?shù)奶岣邷囟�，攪拌等等，答案為把礦石粉碎；加熱；充分攪拌；

(2)根據(jù)流程圖，經(jīng)過操作A之后，得到了沉淀和濾液，所以操作A為過濾，答案為過濾；

(3) 步驟③為焙燒，固體加熱需要用到坩堝，答案為坩堝；

(4)根據(jù)已知GeCl4易水解，而且在濃鹽酸中溶解度低，能沉淀，易分離。如果用稀鹽酸，GeCl4會水解，而且在稀鹽酸中的溶解度較大不利于析出，而且要確保GeO2完全反應(yīng)成GeCl4。答案為防止四價鍺水解；防止GeO2不能充分反應(yīng)；有利于GeCl4析出；

(5)步驟⑤，GeCl4和純水反應(yīng)生成GeO2·nH2O，為水解反應(yīng)。步驟⑦，GeO2為H2還原得到Ge。答案為GeCl4＋(2＋n)H2O=GeO2·nH2O＋4HCl GeO2＋2H2Ge＋2H2O；

(6) 步驟⑦反應(yīng)完全從Ge或者GeO2不易看出現(xiàn)象，可以從成物水分析，可以通過檢驗氣體中是否含水來驗證是否反應(yīng)完，通常用無水硫酸銅檢驗水蒸氣的存在。答案為將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無水硫酸銅的U形管，無現(xiàn)象(其他合理組合亦可)；