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7.鍺及其化合物被廣泛應用于半導體、催化劑等領域.以鉛鋅礦含鍺煙塵為原料可制備GeO2,其工藝流程圖如圖1.
已知:GeO2是兩性氧化物;GeCl4易水解,沸點86.6℃
(1)第①步濾渣主要成分有SiO2、PbO (填化學式),
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V水相/V有機相(水相和有機相的體積  比)的關系如圖2所示,從生產成本角度考慮,較適宜的V水相/V有機相的值為8.
(3)第④步加入鹽酸作用中和NaOH,作反應物,抑制GeCl4水解(答兩點即可).
(4)第⑤步反應的化學方程式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,若不產生白色沉淀,則說明洗滌干凈.若產生白色沉淀,則說明未洗滌干凈.
(6)GeO2產品中通常混有少量SiO2.取樣品5.4g,測得其中氧原子的物質的量為0.105mol,則該樣品中GeO2的物質的量為0.050 mol.

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,從生產成本角度考慮,由圖可知有機萃取劑的用量在V水相/V有機相的值為8時比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,作反應物,抑制GeCl4水解.
(4)第⑤步反應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計實驗驗證;
(6)設GeO2的物質的量為xmol,SiO2的物質的量為ymol,依據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的物質的量為0.050mol.

解答 解:(1)根據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,從生產成本角度考慮,由圖可知有機萃取劑的用量在V水相/V有機相的值為8時比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,從生產成本角度考慮,故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,作反應物,同時抑制GeCl4水解;
故答案為:中和NaOH,作反應物,抑制GeCl4水解;
(4)第⑤步反應是GeCl4水解得到氯化氫和GeO2?nH2O,反應的化學方程式: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,若不產生白色沉淀,則說明洗滌干凈.若產生白色沉淀,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,若不產生白色沉淀,則說明洗滌干凈.若產生白色沉淀,則說明未洗滌干凈;
(6)GeO2產品中通常混有少量SiO2.取樣品5.4g,測得其中氧原子的物質的量為0.105mol,設GeO2的物質的量為xmol,SiO2的物質的量為ymol,
2(x+y)=0.105 
 105x+60y=5.4,
解得x=0.050,
故該樣品中GeO2的物質的量為0.050mol.
故答案為:0.050.

點評 本題考查了物質分離和提純的方法和實驗設計,實驗分析,實驗現象的理解,流程和圖象的特征分析,物質性質是解題關鍵,題目難度中等.

練習冊系列答案
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