Question

【題目】二氧化鍺被廣泛用于制作高純金屬鍺、鍺化合物、化工催化劑及醫藥工業，某工廠用褐煤煙灰（主要成分C、GeO2，還有少量Al2O3和SiO2）為原料制備GeO2，其流程如下：

已知：GeO2難溶于水，不跟水反應，是以酸性為主的兩性氧化物，溶于強堿溶液生成鍺酸鹽，與濃鹽酸生成GeCl4（GeCl4的沸點是83.1℃）

（1）用水浸取焙燒物2小時的目的是____________________，操作“X”的名稱為________，該操作除了冷凝管、鐵架臺、牛角管、錐形瓶、石棉網、酒精燈外還缺少的玻璃儀器是________

（2）寫出焙燒時二氧化鍺與氫氧化鈉發生反應的化學方程式________________________________

（3）“酸化”至溶液中鹽酸濃度為5.3 mol/L時有利于生成GeCl4，寫出該反應的化學方程式：____若濾液“酸化”時酸度不夠，溶液會出現明顯的渾濁，原因是____________

（4）GeO2產品中通常混有少量SiO2。取樣品w g，測得其中氧原子的物質的量為n mol，則該樣品中GeO2的物質的量為____________mol（用含w、n的代數式表示）

Answer 1

【答案】為了提高含鍺化合物的浸出率 蒸餾 蒸餾燒瓶、溫度計 2NaOH+GeO2Na2GeO3+H2O Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4 生成了H2GeO3（或GeO2或GeO2nH2O）沉淀 （或-n）

【解析】

(1)用水浸取焙燒物長達2小時的目的是為了盡可能使焙燒混合物中的含鍺化合物溶于水，從而提高含鍺化合物的浸出率；GeCl4的沸點是83.1℃，其沸點較低，從溶液中分離出GeCl4，可以通過蒸餾操作完成；蒸餾要用到的儀器有冷凝管、鐵架臺、牛角管、錐形瓶、石棉網、酒精燈，還要蒸餾燒瓶、溫度計，故答案為：為了提高含鍺化合物的浸出率；蒸餾；蒸餾燒瓶、溫度計；
(2)GeO2難溶于水和稀鹽酸，不跟水反應，是以酸性為主的兩性氧化物，可知二氧化鍺與氫氧化鈉反應生成鍺酸鈉和水，反應方程式為：2NaOH+GeO2Na2GeO3+H2O，故答案為：2NaOH+GeO2Na2GeO3+H2O；

(3)GeO2是一種難溶于水的偏弱酸性的兩性氧化物，類比氫氧化鋁的性質，則H2GeO3能夠與氯化氫反應生成生成物為GeCl4、NaCl和水，反應的化學方程式為：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4；若濾液“酸化”時酸度不夠，Na2GeO3與氫離子反應生成了生成了H2GeO3（或GeO2或GeO2nH2O），生成的H2GeO3（或GeO2或GeO2nH2O）在水中溶解度較小，所以溶液會出現明顯的渾濁，故答案為：Na2GeO3+6HCl=2NaCl+3H2O+GeCl4；生成了H2GeO3（或GeO2或GeO2nH2O）沉淀；
(4)設wg樣品中含SiO2、GeO2的物質的量分別為x、y，測得O原子的物質的量為n mol，根據氧原子守恒可得：2x+2y=n ①，根據質量守恒可得：60x+105y=w②，
聯①②可得y=（或-n），故答案為：（或-n）。