Question

【題目】鍺是重要的半導體材料，應用于航空航天測控、光纖通訊等領域．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”過程中的反應為：
GeO2+2NaOH═Na2GeO3+H2O
As2O3+2NaOH═2NaAsO2+H2O
②“蒸餾”過程中的反應為：Na2GeO3+6HCl═2NaCl+GeCl4+3H2O
③GeCl4的熔點為﹣49.5℃，AsCl3與GeCl4的沸點分別為130.2℃、84℃．
（1）鍺的原子序數為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 ， 其反應方程式為： ．
（3）傳統的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，其缺點是 ．
（4）工業上與蒸餾操作相關的設備有
A.蒸餾釜
B.離心萃取機
C.冷凝塔
D.加壓過濾機
（5）“水解”操作時發生的化學反應方程式為 ， “水解”操作時保持較低溫度有利于提高產率，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30%）經提純得0.745噸的高純二氧化鍺產品，則雜質脫除率為 ．

Answer 1

【答案】
（1）四；IVA
（2）3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O
（3）餾出物中將會含有AsCl3 ， 降低了產品純度
（4）AC
（5）GeCl4+（n+2）H2O=GeO2?nH2O↓+4HCl；該水解反應為放熱反應，溫度較低時反應平衡常數較大，反應物平衡轉化率更高；或溫度高時GeCl4易揮發降低產率
（6）85%
【解析】解：二氧化鍺粗品（主要含GeO2、As2O3）中加入NaOH溶液堿浸，發生的反應為GeO2+2NaOH═Na2GeO3+H2O、As2O3+2NaOH═2NaAsO2+H2O，向溶液中加入NaClO3氧化除砷，發生的反應為3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O，向溶液中加入稀鹽酸并蒸餾，“蒸餾”過程中的反應為：Na2GeO3+6HCl═2NaCl+GeCl4+3H2O，所以得到GeCl4 ， 向GeCl4中加入高純水，發生的水解反應為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 ， 同時氯酸鈉被還原生成氯化鈉，根據反應物和生成物書寫反應方程式為3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O，所以答案是：3NaAsO2+NaClO3+6 NaOH=3 Na3AsO4+NaCl+3H2O；（3）傳統的提純方法是將粗品直接加入鹽酸中蒸餾，其缺點是餾出物中將會含有AsCl3 ， 降低了產品純度，所以答案是：餾出物中將會含有AsCl3 ， 降低了產品純度；（4）工業上與蒸餾操作相關的設備有蒸餾釜和冷凝塔，故選AC；（5）“水解”時生成GeO2n H2O和HCl，反應方程式為GeCl4+（n+2）H2O=GeO2n H2O↓+4HCl，該水解反應為放熱反應，溫度較低時反應平衡常數較大，反應物平衡轉化率更高；或溫度高時GeCl4易揮發降低產率，所以采用低溫水解，所以答案是：GeCl4+（n+2）H2O=GeO2n H2O↓+4HCl；該水解反應為放熱反應，溫度較低時反應平衡常數較大，反應物平衡轉化率更高；或溫度高時GeCl4易揮發降低產率；（6）1噸二氧化鍺粗品（含雜質30%）中雜質質量=1t×30%=0.3t，純的二氧化鍺質量=1t×（1﹣30%）=0.7t，實際上經提純得0.745噸的高純二氧化鍺產品，則提純得到的二氧化鍺中雜質質量=（0.745﹣0.7）t=0.045t，雜質去除率= ×100%=85%， 所以答案是：85%．