Question

負載銀納米CeO₂可用于光催化降解農藥廢水，安徽某工廠現用鍺（Ge）產品加工廢料生產納米GeO₂，實驗流程如圖．


（1）操作X為

 

．Y溶液是一種在該流程中可循環利用的物質，該物質是

 

（填化學式）．
（2）第②步反應的離子方程式是

 

．
（3）若要將Fe（OH）₃和Al（OH）₃分離回收，需要用到的試劑有

 

（填化學式）．
（4）該鍺產品加工廢料中含鍺的質量分數不少于

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：流程分析鍺產品加工廢料m₁kg含有Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，富集過濾得到濾液中加入稀鹽酸和過氧化氫溶解后亞鐵離子被過氧化氫氧化為鐵離子，加入試劑使鐵離子和鋁離子全部沉淀，鍺離子不沉淀，過濾得到四氯化鍺溶液，通過蒸餾，水解得到二氧化鍺的晶體，烘干得到m2kg納米二氧化鍺；
（1）過濾就是把液體和不溶性的固體分離的一種方法；通過流程圖看出鹽酸在操作②時還要用到，所以HCl可以循環使用；
（2）Ge元素的化合價升高，則O元素的化合價降低，該反應生成水，以此書寫離子反應；
（3）利用氫氧化鋁能夠和氫氧化鈉反應生成可溶性的偏鋁酸鈉，向偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳氣體生成氫氧化鋁的性質分離；
（4）質量為m₂的納米GeO₂中Ge的質量m=

73

105

m₂，故該鍺產品加工廢料中含鍺的質量分數不少于

73m2

105m1

×100%；

解答： 解：（1）通過流程圖看出經過操作x分成了四氯化碳溶液和難溶性的Fe（OH）₃和Al（OH）₃，操作X為過濾；通過流程圖看出鹽酸在操作②時還要用到，所以HCl可以循環使用，故答案為：過濾；HCl；
（2）Ge元素的化合價升高，則O元素的化合價降低，該反應生成水，該離子反應為Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O，
故答案為：Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O；
（3）Fe（OH）₃不能溶解在堿性溶液中，Al（OH）₃可以和NaOH反應生成偏鋁酸鈉，Al（OH）₃十NaOH=NaAlO₂十2H₂O，NaAlO₂再與二氧化碳反應生成Al（OH）₃，
2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃；
故答案為：NaOH、CO₂；
（4）質量為m₂的納米GeO₂中Ge的質量m=

73

105

m₂，故該鍺產品加工廢料中含鍺的質量分數不少于

73m2 105

m1

×100%=

73m2

105m1

×100%；
故答案為：

73m2

105m1

×100%．

點評：本題考查制備實驗方案的設計，涉及氧化還原反應、離子反應、難溶電解質的溶解平衡、兩性氧化物等知識，綜合性較強，題目難度較大．