Question

17．鍺及其化合物被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、催化劑等領(lǐng)域．以鉛鋅礦含鍺煙塵為原料可制備GeO₂，其工藝流程圖如1下．

已知：GeO₂是兩性氧化物；GeCl₄易水解，沸點86.6℃；PbO不溶于稀硫酸
（1）第①步濾渣主要成分有SiO₂、PbO （填化學(xué)式），實驗室萃取操作用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯．
（2）第③步萃取時，鍺的萃取率與$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$（水相和有機相的體積比）的關(guān)系如圖2所示，從生產(chǎn)成本角度考慮，較適宜的$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為8．
（3）第④步加入鹽酸作用中和NaOH，作反應(yīng)物，抑制GeCl₄水解（答兩點即可）．
（4）第⑤步反應(yīng)的化學(xué)方程式GeCl₄+（n+2）H₂O=GeO₂?nH₂O+4HCl．
（5）檢驗GeO₂•nH₂O是否洗滌干凈的操作是取最后一次洗滌液于試管中，往其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則說明洗滌干凈．若產(chǎn)生白色沉淀，則說明未洗滌干凈．
（6）GeO₂產(chǎn)品中通�；煊猩倭縎iO₂．取樣品5.4g，測得其中氧原子的物質(zhì)的量為0.105mol，則該樣品中GeO₂的物質(zhì)的量為0.050 mol．

Answer 1

分析 含鍺煙塵中含有ZnO、PbO、CeO₂、SiO₂，加入稀硫酸過濾，溶解的有ZnO、CeO₂，第①步中不溶于稀硫酸的濾渣主要成分有SiO₂、PbO，濾液中加入有機萃取劑萃取得到有機層萃取層中加入氫氧化鈉進行反萃取得到水層，加入鹽酸得到GeCl₄，加入純水過濾得到GeO₂•nH₂O，加熱分解得到GeO₂；
（1）根據(jù)題目中的流程可以看出第①步中不溶于稀硫酸的濾渣主要成分有SiO₂、PbO，實驗室萃取操作用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯．
（2）第③步萃取時，從生產(chǎn)成本角度考慮，由圖可知有機萃取劑的用量在$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為8時比$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為4時少，此時萃取率處于較高水平，而有機萃取劑較貴，故$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為8時較適宜．
（3）第④步加入鹽酸作用為中和NaOH，作反應(yīng)物，抑制GeCl₄水解．
（4）第⑤步反應(yīng)GeCl₄水解得到氯化氫和GeO₂?nH₂O；
（5）檢驗GeO₂•nH₂O是否洗滌干凈的操作是取最后一次洗滌液于試管中，檢驗是否含有氯離子設(shè)計實驗驗證；
（6）設(shè)GeO₂的物質(zhì)的量為xmol，SiO₂的物質(zhì)的量為ymol，依據(jù)蒸餾和原子守恒列式計算：2（x+y）=0.105  105x+60y=5.4，解得x=0.050，故該樣品中GeO₂的物質(zhì)的量為0.050mol．

解答 解：（1）根據(jù)題目中的流程可以看出，含鍺煙塵中含有ZnO、PbO、CeO₂、SiO₂，加入稀硫酸過濾，溶解的有ZnO、CeO₂，第①步中不溶于稀硫酸的濾渣主要成分有SiO₂、PbO，實驗室萃取操作用到的玻璃儀器有分液漏斗、燒杯；
故答案為：SiO₂、PbO，分液漏斗、燒杯；
（2）第③步萃取時，從生產(chǎn)成本角度考慮，由圖可知有機萃取劑的用量在$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為8時比$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為4時少，此時萃取率處于較高水平，而有機萃取劑較貴，從生產(chǎn)成本角度考慮，故$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為8時較適宜；
故答案為：8；
（3）第④步加入鹽酸作用為中和NaOH，作反應(yīng)物，同時抑制GeCl₄水解；
故答案為：中和NaOH，作反應(yīng)物，抑制GeCl₄水解；
（4）第⑤步反應(yīng)是GeCl₄水解得到氯化氫和GeO₂?nH₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式：GeCl₄+（n+2）H₂O=GeO₂?nH₂O+4HCl；
故答案為：GeCl₄+（n+2）H₂O=GeO₂?nH₂O+4HCl；
（5）檢驗GeO₂•nH₂O是否洗滌干凈的操作是：取最后一次洗滌液于試管中，往其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則說明洗滌干凈．若產(chǎn)生白色沉淀，則說明未洗滌干凈；
故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，往其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若不產(chǎn)生白色沉淀，則說明洗滌干凈．若產(chǎn)生白色沉淀，則說明未洗滌干凈；
（6）GeO₂產(chǎn)品中通�；煊猩倭縎iO₂．取樣品5.4g，測得其中氧原子的物質(zhì)的量為0.105mol，設(shè)GeO₂的物質(zhì)的量為xmol，SiO₂的物質(zhì)的量為ymol，
2（x+y）=0.105 
 105x+60y=5.4，
解得x=0.050，
故該樣品中GeO₂的物質(zhì)的量為0.050mol．
故答案為：0.050．

點評 本題考查了物質(zhì)分離和提純的方法和實驗設(shè)計，實驗分析，實驗現(xiàn)象的理解，流程和圖象的特征分析，物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．