Question

6．二氧化鍺一般由四氯化鍺水解制得，被廣泛用于制作高純金屬鍺、化工催化劑及電子器件等．現(xiàn)以含鍺煙塵（主要含GeO₂、SiO₂和ZnO）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，沸點為86.6℃．
（1）第①步濾渣的主要成分有SiO₂（填化學式），第④步操作所需的玻璃儀器為錐形瓶、牛角管、溫度計、酒精燈、冷凝管和_．
（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）的關系如圖2所示，從生產成本角度考慮，較適宜的$\frac{{V}_{水相}}{{V}_{有機相}}$的值為8．
（3）第④步加入鹽酸的作用中和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是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．

Answer 1

分析 含鍺煙塵中含有ZnO、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，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，實驗室蒸餾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．

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、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，錐形瓶、牛角管、溫度計、酒精燈、冷凝管和蒸餾燒瓶，
故答案為：SiO₂；蒸餾燒瓶；
（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．

點評 本題考查制備實驗方案設計，為高考高頻點，此種題型涉及物質性質、實驗基本操作，明確物質的性質及每一步發(fā)生的反應、基本操作方法是解本題關鍵，熟練掌握元素化合物知識，靈活運用知識解答問題，題目難度中等．