Question

【題目】二氧化鍺(GeO2)可用于制備半導(dǎo)體材料，某實(shí)驗(yàn)小組以鐵礬渣(主要成分為FeO、CaO、GeO和SiO2等)為原料制取二氧化鍺的工藝流程如下所示。

已知：25℃時(shí)，部分金屬陽(yáng)離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表所示。

離子	Fe3+	Mn2+	Ge4+
開始沉淀時(shí)的pH	2.3	8.3	8.2
沉淀完全時(shí)的pH	4.1	9.8	11.2

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)由下圖可知，“浸出”時(shí)，所用硫酸的最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________，浸渣的主要成分為________________(填化學(xué)式)。

(2)“氧化”時(shí)，可選用的試劑為________(填字母)。

A.KMnO4 B.NaOH C.H2O2 D.I2

(3)“氧化”時(shí)，若以適量稀硝酸作氧化劑，則Ge2+被氧化的離子方程式為________________。“氧化”后，選用K3[Fe(CN)6]溶液證明Fe2+已全部被氧化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為________________________________________________。

(4)“除鐵”時(shí)，可選用Na2CO3為除鐵劑，其原理為____________________________。

(5)已知Ge(OH)4，具有兩性，在得到Ge(OH)4的過(guò)程中，若溶液的pH大于12，會(huì)導(dǎo)致Ge(OH)4溶解，寫出該反應(yīng)的離子方程式：________________________________。

(6)利用惰性電極電解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為___________________。

Answer 1

【答案】30% SiO2、CaSO4 C 3Ge2++8H++2NO3-=3Ge4++2NO↑+4H2O 加入K3[Fe(CN)6]溶液后，無(wú)藍(lán)色沉淀產(chǎn)生 Na2CO3可以消耗溶液中的H+，使溶液的pH升高，Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀 Ge(OH)4+2OH-=GeO32-+3H2O Ge2++2H2O-2e-=GeO2+4H+

【解析】

(1)由圖判斷；浸渣為不溶物和生成的微溶物；

(2)“氧化”時(shí)，為了不引入新的雜質(zhì)，可選用的試劑為H2O2；

(3)根據(jù)流程Ge2+被氧化為Ge4+；K3[Fe(CN)6]與Fe2+反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀；

(4)“除鐵”時(shí)，用Na2CO3調(diào)節(jié)溶液的pH達(dá)到除鐵目的；

(5)Ge(OH)4具有兩性，堿性條件下導(dǎo)致Ge(OH)4溶解生成GeO32-；

(6)利用惰性電極電解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2，則Ge2+失電子化合價(jià)升高，生成GeO2。

(1)由圖可知，“浸出”時(shí)，所用硫酸的最佳時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，浸渣的主要成分為SiO2、CaSO4；

(2)“氧化”時(shí)，為了不引入新的雜質(zhì)，可選用的試劑為H2O2，答案為C；

(3)根據(jù)流程Ge2+被氧化為Ge4+，離子方程式為3Ge2++8H++2NO3-=3Ge4++2NO↑+4H2O，K3[Fe(CN)6]與Fe2+反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，則“氧化”后，加入K3[Fe(CN)6]溶液無(wú)藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，證明Fe2+已全部被氧化；

(4)“除鐵”時(shí)，用Na2CO3調(diào)節(jié)溶液的pH達(dá)到除鐵目的，其原理為Na2CO3可以消耗溶液中的H+，使溶液的pH升高，Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀；

(5)Ge(OH)4具有兩性，溶液的pH大于12，顯堿性，導(dǎo)致Ge(OH)4溶解生成GeO32-，則離子方程式為Ge(OH)4+2OH-=GeO32-+3H2O；

(6)利用惰性電極電解酸性GeSO4溶液也可制得GeO2，則Ge2+失電子化合價(jià)升高，生成GeO2，則陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為Ge2++2H2O-2e-=GeO2+4H+。