2022届高三化学一轮复习 工艺流程题专题周练23 含锗物质制备工业流程题（含解析）.docx

1、含锗物质制备工业流程题填空题（共14小题）1. 锗是第四周期第IVA族元素，锗是重要的半导体材料，用于制造晶体管及各种电子装置。下图为以锗锌矿(含GeO2、ZnS及少量Fe2O3)为原料生产高纯度锗的工艺流程如下：已知：GeO2可溶于强碱溶液，生成锗酸盐。GeCl4的熔点为-49.5C，沸点为84C，在水中或酸的稀溶液中易水解。回答下列问题：(1)步骤中提高碱浸效率的措施有_(写一种)，NaOH溶液碱浸时发生反应的离子方程式为_。(2)操作a的名称是_，GeCl4的电子式为_。(3)滤渣1中除含有ZnS外，还含有少量_。滤渣2中除含有CaGeO3外，还含有少量_。(4)步骤中加入浓盐酸，发生反

2、应的化学方程式为_。不用稀盐酸的原因是_。(5)写出一种证明步骤反应完全的操作方法：_。2. 今年为门捷列夫发现元素周期律150周年。门捷列夫预言了很多未知元素，锗是其中一种，工业上用精硫锗矿(主要成分为GeS2)制取高纯度锗，其工艺流程如图所示：(1)开始将精硫锗矿粉碎的目的是_。工艺流程中COCl2分子中各原子均达到8电子稳定结构，其结构式为_。(2)酸浸时温度不能过高的原因是_(用化学方程式表示)。(3)GeCl4易水解生成GeO2nH2O，此过程化学方程式为_。温度对GeCl4水解率的影响如下图所示，为提高水解率，实验时可采取的措施为_(填序号)。A.冰水溶B.冰盐水浴C.49水浴(4

3、)GeO2是锗酸(H2GeO3)的酸酐。请通过计算判断25时0.1molL-1的 NaHGeO2溶液pH_(填“”=”或“”“=”或“”=”或“”)7(已知25时，H2GeO2的Ka1=1.710-9，Ka2=1.910-13)。8. 2019年是元素周期表发表150周年，门捷列夫曾根据元素周期表成功预测当时尚未发现的具有半导体特性的金属元素镓(Ga)、锗(Ge)。以含镓锗煤烟尘(主要含GeO2、Ga2O3、SiO2、Al2O3和Fe2O3等)为原料可制备高纯GeO2和粗镓，部分工艺流程图如下： 已知：Ge和Ga单质及化合物的性质均与铝元素相似，GeCl4、GaCl3易水解，沸点分别为84C、

4、201.3C。几种氢氧化物沉淀的pH如下：Fe(OH)3Al(OH)3Ga(OH)3开始沉淀/pH2.33.39.7完全沉淀/pH3.74.0回答下列问题：(1)“滤渣I”的主要成分为_(填化学式)；GeCl4水解的化学方程式为_。(2)下列装置可以完成“操作X”的是_(填字母)。 (3)“萃取”时，镓的萃取率与A/O值(水相和有机相的体积比)的关系如下图所示，从生产成本角度考虑，较适宜的A/O值为_。 (4)调节pH=5的目的是_。(5)“一系列操作”主要包含加盐酸调pH、加热水解、过滤、洗涤、干燥得到Ga(OH)3固体，最后溶于NaOH溶液得到NaGaO2溶液。写出Ga(OH)3固体溶于N

5、aOH溶液的离子方程式：_。检验Ga(OH)3是否洗涤干净的方法是_。(6)TBP必须具备的性质有_(填字母)。a.TBP不溶于水且不和水反应b.TBP的密度小于水c.镓的化合物在TBP中溶解度大于水d.镓的化合物不和TBP反应9. 某冶炼厂采用萃取法回收镓锗铜后的废渣中含有Zn()、Fe()、Al()、Mn()、Cd()、As()的硫酸盐及氧化物。现欲利用废渣采用以下工艺流程制备工业活性氧化锌和无水硫酸钠。该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示：金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+Zn2+Cd2+开始沉淀pH1.97.03.08.16.47.5完全沉淀pH3.29

6、.04.710.18.09.7回答下列问题：(1)酸浸氧化“酸浸氧化”时温度对金属离子沉淀率的影响如下图，由图可知“酸浸氧化”的最佳温度为_。“酸浸氧化”中Fe2+和Mn2+均被Na2S2O8氧化，其中Mn2+被氧化后生成难溶于水的黑色沉淀。写出Mn2+被氧化的离子方程式：_。(2)“中和沉淀”前后溶液中相关元素的含量如下表所示：表“中和沉淀”前后溶液成分/(gL-1)ZnAsFeAlCd中和前450.350.83.14中和后430.120.080.13.9“中和沉淀”中随滤渣除去的元素除Al外，还有_。(填元素符号)“中和沉淀”后滤液的pH=4.0，由此估算氢氧化铝的溶度积常数为_。(保留两

7、位有效数字)(3)“除镉”中加入的试剂X与溶液中的镉离子发生置换反应，则滤渣的主要成分为_。(4)若碱式碳酸锌的化学式为ZnCO32Zn(OH)2H2O，写出“沉锌”反应的化学方程式是：_。10. 锗是与碳同主族的第四周期元素，是优良的半导体材料，可用于红外光材料、精密仪器、催化剂。以锗锌矿主要成分为GeO2(两性氧化物)、ZnS，杂质为Fe2O3为原料生产高纯度锗的工艺流程如下：回答下列问题：(1)该工艺流程中可循环利用的物质是_(填化学式)。已知料液2的主要成分是NaCl，则料渣1的主要成分是_。(2)写出碱浸时发生反应的离子方程式：_。(3)写出料渣2与浓盐酸反应的化学方程式：_。若将G

8、e(SO4)2溶液蒸干并灼烧，能否得到GeO2：_(答出原因)。(4)已知Ge的活泼性介于铁铅之间，可用多种方法将GeO2转化为高纯Ge。下列方法中最好选择_(填字母)。A.热分解法 B.用H2还原 C.用焦炭还原 D.电解法(5)若在实验室中进行CO还原GeO2的实验，欲证明GeO2已经全部被还原的简单实验方法是_。11. 锗是与碳同主族的第四周期元素，是优良的半导体材料，可用于红外光材料、精密仪器、催化剂。以锗锌矿主要成分为GeO2(两性氧化物)、ZnS，杂质为Fe2O3为原料生产高纯度锗的工艺流程如下：回答下列问题：(1)该工艺流程中可循环利用的物质是_(填化学式)。已知料液2的主要成分

9、是NaCl，则料渣1的主要成分是_。(2)写出碱浸时发生反应的离子方程式：_。(3)写出料渣2与浓盐酸反应的化学方程式：_。若将Ge(SO4)2溶液蒸干并灼烧，能否得到GeO2：_(答出原因)。(4)已知Ge的活泼性介于铁铅之间，可用多种方法将GeO2转化为高纯Ge。下列方法中最好选择_(填字母)。A. 热分解法 B.用H2还原 C.用焦炭还原 D.电解法(5)若在实验室中进行CO还原GeO2的实验，欲证明GeO2已经全部被还原的简单实验方法是_。12. 锗是第四周期第IVA族元素，锗是重要的半导体材料，用于制造晶体管及各种电子装置。下图为以锗锌矿(含GeO2、ZnS及少量；NaHGeO3水解

10、平衡常数Kh=KwKa1=110-141.710-9=11.710-5Ka2=1.910-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH7【解析】解：根据流程：粉碎精硫矿(主要成分为GeS2)，在800N2氛围中使精硫矿升华，得到较为纯净的GeS2，加入氨气在825条件下将其还原为GeS，用浓硝酸酸浸：GeS+8H+10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2+4H2O，得到粗GeO2，用COCl2将其氧化为GeCl4，加入高纯水水解得到GeO2nH2O，200将其脱水得到纯GeO2，最后用氢气将其还原得到高纯度Ge，据此分析作答。(1)开始将精硫锗矿粉碎的目的是增大固

11、体接触面积，加快GeS2的升华速率；COCl2分子中，C原子最外层有4个电子，O原子最外层有6个电子，氯原子最外层有7个电子，分子中各原子均达到8电子稳定结构，则碳原子与每个氯原子之间有一对共用电子对，碳与氧原子之间有两对共用电子对，其结构式为：，故答案为：增大固体接触面积，加快GeS2的升华速率；(2)浓硝酸受热易分解：4HNO3(浓)=4NO2+O2+2H2O，故酸浸时温度不能过高，故答案为：4HNO3(浓)=4NO2+O2+2H2O；(3)GeCl4易水解生成GeO2nH2O，反应为：GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O+4HCl，由图可知-12时水解率最高，故选用冰盐水浴；故

12、答案为：GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O+4HCl；B；(4)已知：H2GeO2的Ka1=1.710-9，Ka2=1.910-13，NaHGeO3水解平衡常数Kh=KwKa1=110-141.710-9=11.710-5Ka2=1.910-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH7；故答案为：；NaHGeO3水解平衡常数Kh=KwKa1=110-141.710-9=11.710-5Ka2=1.910-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH7。本题考查物质制备的工艺流程，为高频考点，涉及盐类水解等知识点，明确化学反应原理、物

13、质性质是解本题关键，知道流程图中发生的反应，侧重考查学生知识综合应用能力，题目难度中等。3.【答案】(1)增大固体接触面积，使反应更充分；(2)GeS2+3O2GeO2+2SO2；(3)4NaH2PO2+8GeO2Na4P2O7+H2O+8GeO+2H3PO4；(4)20-25；当CaCl2/Ge质量比位于20-25时，锗的沉淀率最大；(5)bd；(6)；NaHGeO3的水解平衡常数Kh=Kw/Ka1=110-14/1.710-9=1/1.710-5Ka2=1.910-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH7【解析】【分析】本题考查物质制备，为高频考点，涉及元素周

14、期表结构及其应用、盐类水解、氧化还原反应等知识点，明确化学反应原理、基本操作、物质性质是解本题关键，知道流程图中发生的反应及基本操作方法，侧重考查学生知识综合应用能力，题目难度中等。【解答】精硫锗矿(主要成分为GeS2，杂质不反应)粉碎后高温下焙烧生成SO2和GeO2.利用NaH2PO2将GeO2还原为GeO，在碱性溶液中双氧水把GeO氧化为Na2GeO3，利用氯化钙沉淀得到CaGeO3，最终得到Ge，据此解答。(1)开始将精硫锗矿粉碎的目的是增大固体接触面积，加快反应速率，使反应更充分，故答案为：增大固体接触面积，使反应更充分；(2)高温焙烧精硫锗矿生成SO2和GeO2，根据原子守恒和电子得

15、失守恒可知反应的化学方程式为GeS2+3O2GeO2+2SO2，故答案为：GeS2+3O2GeO2+2SO2；(3)热还原真空挥发炉内NaH2PO2将GeO2还原为GeO，同时还有Na4P2O7、H2O、H3PO4生成，根据原子守恒可知反应的化学方程式为4NaH2PO2+8GeO2Na4P2O7+H2O+8GeO+2H3PO4，故答案为：4NaH2PO2+8GeO2Na4P2O7+H2O+8GeO+2H3PO4；(4)根据表中数据可知当CaCl2/Ge质量比位于2025时，锗的沉淀率最大，因此选择最佳加料量为2025，故答案为：20-25；当CaCl2/Ge质量比位于20-25时，锗的沉淀率最

16、大；(5)a.溶度积常数只与温度有关系，则n点与p点对应的Ksp相等，故a正确；b.蒸发时溶液的体积减小，离子浓度均增大，所以通过蒸发不能使溶液由q点变到p点，故b错误；c.q点位于溶解平衡曲线的下方，离子积常数小于溶度积常数，因此无CaGeO3沉淀生成，c正确；d.加入Na2GeO3有沉淀析出，钙离子浓度减小，因此不能使溶液由n点变到m点，故d错误；故答案为：bd；(6)NaHGeO3的水解平衡常数Kh=KwKa1=110-14/1.710-9=1/1.710-5Ka2=1.910-13，这说明NaHGeO3溶液中HGeO3-的水解程度大于电离程度，溶液显碱性，因此pH7，故答案为：；NaH

17、GeO3的水解平衡常数Kh=Kw/Ka1=110-14/1.710-9=1/1.710-5Ka2=1.910-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH7。4.【答案】(1)；半导体材料；(2)增大接触面积，加快反应速率，提高锗精矿的利用率；As2O3；(3)GeO2在CO中转化为GeO升华；(4)GeO+H2O2+2OH-=GeO32-+2H2O；(5)GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O+4HCl；(6)阴极；2O2-4e-=O2【解析】【分析】本题考查无机工艺流程，侧重考查原子结构示意图的书写、流程分析、离子方程式与化学方程式的书写、电解池的阴阳极判断

18、和电极方程式的书写，题目难度一般，强调学生分析问题与解决问题的能力。【解答】(1)锗为32号元素，其原子结构示意图为：，由于在元素周期表中，锗处在金属与非金属的分界线位置，故锗可以用作半导体材料；(2)“焙烧”前，粉碎锗精矿的目的是增大接触面积，加快反应速率，提高锗精矿的利用率，根据流程可知，焙烧温度为300，根据表格中物质对应的熔点可知，此时As2O3升华，在冷凝时，矿渣1的主要成分是As2O3；(3)根据表格中物质熔点，可知当温度为8001100之间时，GeO2在CO中转化为GeO升华，因此在此温度范围内，含Ge氧化物在CO中的挥发率明显高于在空气中的挥发率；(4)“碱浸氧化”后，GeO转

19、化为锗酸盐，根据后续流程中Ge元素的化合价可知，此时锗酸盐中Ge的化合价为+4价，对应的离子方程式为：GeO+H2O2+2OH-=GeO32-+2H2O；(5)根据流程，精馏水解时，GeCl4转化为了GeO2nH2O，此时发生反应的化学方程式为GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O+4HCl；(6)电解SiO2和GeO2的混合物，可制得硅锗合金，根据电解池的总反应：SiO2+GeO2SiGe(合金)+2O2可知，Si、Ge元素化合价均降低，将在阴极析出，则生成硅锗合金的电极为阴极，由于是在氯化物熔盐中进行电解，因此生成O2的电极反应式为2O2-4e-=O2。5.【答案】(1)第四周期第

20、A族(2)适当升高温度、适当增大硫酸的浓度、将废渣进行粉碎(3)烧杯、漏斗、玻璃棒(4)酸度为0.8molL-1，萃取时间为5min(5)温度高于40以后，锗沉淀物的溶解度增大(6)大于0.08molL-1(7)GeCl4+2H2OGeO2+4HCl(8)纯铟 减小【解析】【分析】本题考查物质的分离和提纯，为高考高频点，侧重考查学生分析、判断、知识运用及基本操作能力，能从整体上分析解答，知道流程图中每个步骤发生的反应、操作方法，题目难度中等。【解答】(1)稀有气体Kr是36号元素位于周期表中第四周期第0族，32号元素小于36号元素，所以在第四周期，且比36小4，所以在第A族。(2)提高反应速率

21、的方式可以是将冶锌废渣进行粉碎以增大接触面积、适当的升温、提高硫酸的浓度。(3)操作1是过滤，实验室中过滤用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。(4)由图像可知，当酸度为0.8molL-1时，铟的萃取率依然很高而其他离子已经很低了，所以酸度选择为0.8molL-1，萃取时间为5min时铟的萃取率基本上达到最高，且后续时间段内萃取率提高不多，故萃取时间为5min。(5)高于40以后，络合沉淀的溶解度会增大，而使得锗的回收率下降。(6)Ksp=c(Ge4+)c2(R2-)，当c(Ge4+)=10-6molL-1，可求得c(R2-)=0.08molL-1。(7)根据水解原理及反应产物可知反应的化学方程

22、式为GeCl4+2H2OGeO2+4HCl。(8)电解精炼时，粗铟作阳极，纯铟作阴极。随电解的进行，溶液中铟离子浓度是不断减小的，因为阳极失电子的有比铟活泼的金属，而在阴极得电子的为铟离子。6.【答案】(1)90；Mn2+S2O82-+2H2OMnO2+2SO42-+4H+；(2)Fe、As 3.7x10-33；(3)Cd；(4)蒸发结晶；3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2【解析】【分析】本题考查物质的分离、提纯的综合应用，为高频考点和常见题型，侧重考查学生的分析能力和实验能力，注意把握物质的性质以及实验的操作方法，题目难度中等。【

23、解答】废渣中含有Zn()、Fe()、Al()、Mn()、Cd()、As()的硫酸盐及氧化物，加入30%硫酸以及Na2S2O8，发生氧化还原反应，得到滤渣含有二氧化锰。滤液加入石灰石调节pH=4.04.5，滤渣含有氢氧化铁、氢氧化铝和砷酸钙等，滤液加入试剂X可除去Cd，应为Zn，滤液加入纯碱调节pH=6.87.0，加热8090，过滤得到滤液含有硫酸钠，蒸发结晶可得到无水硫酸钠，滤饼为碱式碳酸锌，煅烧可得到氧化锌，以此解答该题。(1)由图可知“酸浸氧化”的最佳温度为90，此时Mn2+沉淀率最大；酸浸氧化”中Fe2+和Mn2+均被Na2S2O8氧化，其中Mn2+被氧化后生成难溶于水的黑色沉淀，应生成

24、二氧化锰，反应的离子方程式为：Mn2+S2O82-+2H2OMnO2+2SO42-+4H+；(2)根据“中和沉淀”前后溶液中相关元素的含量可知，“中和沉淀”中随滤渣除去的元素除Al外，还有Fe、As；“中和沉淀”后滤液的pH=4.0，此时Al的含量为0.1g/L，则浓度为0.1g/L27g/mol3.710-3mol/L，则溶度积Ksp=c(Al3+)c3(OH-)=3.710-3(10-10)3=3.710-33；(3)“除镉”中加入的试剂X与溶液中的镉离子发生置换反应，则试剂X可以为Zn，反应生成Cd，则滤渣的主要成分为Cd；(4)滤液的主要成分是硫酸钠，“操作1”从滤液中直接获得无水硫酸

25、钠，应为蒸发结晶；硫酸锌溶液中加入碳酸钠生成碱式碳酸锌，化学式为ZnCO32Zn(OH)2H2O，其中Zn(OH)2应来自锌离子与碳酸根离子的双水解，则反应的方程式为3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2。7.【答案】(1)第四周期第A族(2)避免GeS2被氧化，得到较为纯净的GeS2(3)GeS+8H+10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2+4H2O；浓硝酸受热易分解(4)GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O+4HCl；B(5)【解析】【分析】本题考查了化学工艺流程，题目难度中等，涉及化学方程式的书写、实验方案评价、

26、氧化还原反应、水解平衡与电离平衡的关系等，试题侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能力，注意相关基础知识的学习与积累，难度不大。【解答】(1)Ge在元素周期表中的位置是第四周期第A族；故答案为：第四周期第A族；(2)在N2氛围中使精硫锗矿升华的目的是避免GeS2被氧化，得到较为纯净的GeS2；故答案为：避免GeS2被氧化，得到较为纯净的GeS2；(3)浓硝酸酸浸GeS时Ge、S元素均被氧化到最高价态，则生成GeO2、SO42-，NO3-被还原为二氧化氮气体，离子反应为：GeS+8H+10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2+4H2O；浓硝酸受热易分解，故酸浸时温度不能过高；故答案为：Ge

27、S+8H+10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2+4H2O；浓硝酸受热易分解；(4)GeCl4易水解生成GeO2nH2O，反应为：GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O+4HCl；根据图像，-12时水解率较高，故选用冰盐水浴；故答案为：GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O+4HCl；B；(5)已知：H2GeO2的Ka1=1.710-9，Ka2=1.910-13，NaHGeO3水解平衡常数Kh=KwKa1=110-141.710-9=11.710-5Ka2=1.910-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH7；故答案为：。8.【答案】(1)

28、SiO2；GeCl4+(n+2)H2OGeO2nH2O+4HCl；(2)D；(3)4；(4)使Fe3+、Al3+完全沉淀生成Fe(OH)3、Al(OH)3；取少量最后一次的洗涤液于试管中，先加稀硝酸酸化，再滴加几滴硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净；(6)a、c、d。【解析】【分析】本题主要考查化学工艺流程，注意结合元素化合物的性质、氧化还原反应、物质的分离提纯以及化学反应原理对反应的控制进行分析解答，题目综合度高，难度较大。【解答】结合流程图和已知信息可知，首先向含镓锗煤烟尘加入盐酸，Ga、Ge、Al、Fe元素转化为GaCl3、GeCl4、AlCl3、FeCl3；SiO2不溶于盐酸，故

29、滤渣I为SiO2；调pH=5，结合表中数据可知AlCl3、FeCl3转化为氢氧化铝、氢氧化铁沉淀形式除去，则滤渣为Fe(OH)3、Al(OH)3；通过操作X可以得到GeCl4(l)和GaCl3溶液，结合已知信息两者的沸点可知操作X是蒸馏操作；GeCl4(l)水解最终转化为产物GeO2；GaCl3溶液经过萃取进入有机层，再加入NaOH溶液反萃取，GaCl3转化为GaO2-；据此解答。(1)由分析可知滤渣I为SiO2；由流程图可知，GeCl4水解生成GeO2nH2O，反应的化学方程式为：GeCl4+(n+2)H2OGeO2nH2O+4HCl；故答案为：SiO2；GeCl4+(n+2)H2OGeO2

30、nH2O+4HCl；(2)滤液中含有GeCl4、GaCl3，通过操作X可以得到GeCl4(l)和GaCl3溶液，由已知信息GeCl4、GaCl3沸点分别为84C、201.3C，可知分离提纯的方法是蒸馏，故D正确。故答案为：D；(3)有图可知A/O值14之间，萃取率相差无几，从生产成本角度考虑，选择A/O值为4成本相对较低(水相便宜)。故答案为：4；(4)结合流程图物质转化以及表中几种氢氧化物沉淀的pH可知，调pH=5的目的是将Fe3+、Al3+转化为氢氧化铝、氢氧化铁沉淀形式除去。故答案为：使Fe3+、Al3+完全沉淀生成Fe(OH)3、Al(OH)3；(5)类比Al(OH)3的反应，可知Ga

31、(OH)3固体溶于NaOH溶液的离子方程式为：；故答案为：；Ga(OH)3固体沉淀后，溶液的主要成分是NaCl，所以洗涤的目的是洗去固体表面的Na+和Cl-，检验沉淀洗涤是否干净，只需要检验最后一次洗涤液中是否还残留有Cl-即可，具体的方法为：取少量最后一次的洗涤液于试管中，先加稀硝酸酸化，再滴加几滴硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净；故答案为：取少量最后一次的洗涤液于试管中，先加稀硝酸酸化，再滴加几滴硝酸银溶液，若无白色沉淀产生，则洗涤干净；(6)TBP是萃取剂，萃取剂应满足的条件是：提取物在萃取剂中溶解度较大、萃取剂即不溶于水也不与水以及提取物反应；萃取剂的密度可以大于水，也可以小于

32、水，故正确的是a、c、d。故答案为：a、c、d。9.【答案】(1)90；(2)Fe、As； 3.710-33；(3)Cd；(4)3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2。【解析】【分析】本题主要考查的是制备工业活性氧化锌和无水硫酸钠的工艺流程，意在考查学生的分析能力和知识应用能力，解题是根据原料的成分和所加试剂分析各步骤操作涉及的反应和作用。【解答】(1)由图可知，当温度为90时，Mn2+的沉淀率接近100%，其它金属离子的沉淀率受温度影响较小，通过“酸浸氧化”可去除Mn2+，则“酸浸氧化”的最佳温度为90，故答案为：90；由Mn2+被氧

33、化后生成难溶于水的黑色沉淀可知，Mn2+被氧化后生成MnO2，S2O82-被还原，生成SO42-，则Mn2+被氧化的离子方程式：；故答案为：；(2)由表格中中和前后元素含量的变化可知，“中和沉淀”中随滤渣除去的元素除Al外，还有Fe、As；故答案为：Fe、As；中和后溶液中Al元素含量为0.1g/L，则溶液中n(Al3+)=0.127mol/L3.710-3mol/L，滤液的pH=4，该溶液中c(OH-)=10-1410-4=10-10mol/L，氢氧化铝的溶度积常数为Ksp=c(Al3+)c3(OH-)=3.710-3(10-10)3=3.710-33；故答案为：3.710-33；(3)根据

34、加入的试剂X与溶液中的镉离子发生置换反应可知，加入的试剂X为锌，锌将Cd置换出来，滤渣的主要成分为Cd单质，故答案为：Cd；(4)由流程图可知，滤液的主要成分是ZnSO4，沉锌时加入了碳酸钠，生成物是ZnCO32Zn(OH)2H2O，结合质量守恒可写成反应方程式为3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2。故答案为：3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2。10.【答案】(1)CaCl2、HCl；ZnS、Fe2O3；(2)GeO2+2OH-=GeO32-+H2O；(3)6HCl(浓)+

35、CaGeO3=GeCl4+CaCl2+3H2O；不能；硫酸是难挥发的酸；(4)B；(5)将通过热反应容器的气体通入澄清石灰水中，石灰水不变浑浊，证明CeO2已经全部被还原。【解析】【分析】本题考查物质制备的工艺流程，侧重考查金属化合物及其性质、盐类水解、离子方程式书写以及金属冶炼，难度一般，掌握物质的性质和方程式书写为解题关键。【解答】(1)由流程图可知，加入的氯化钙溶液在后续反应中以产物的形式出现，则可以循环利用，蒸干GeCl4溶液时生成HCl，则HCl可以循环利用，Fe2O3不能与碱反应，则料渣1含有氧化铁，流程中后续没有锌元素和硫元素，则料渣1中含有ZnS，故答案为：CaCl2、HCl；

36、ZnS、Fe2O3；(2)GeO2是两性氧化物，与碱反应，生成锗酸盐和水，离子方程式为：GeO2+2OH-=GeO32-+H2O，故答案为：GeO2+2OH-=GeO32-+H2O；(3)锗锌矿经过碱浸得到Na2GeO3，加入氯化钙后，生成的料渣2为CaGeO3，再加入浓盐酸，反应生成氯化钙和GeCl4，化学方程式为：6HCl(浓)+CaGeO3=GeCl4+CaCl2+3H2O，若将Ge(SO4)2溶液蒸干并灼烧，得到Ge(SO4)2，因为硫酸是难挥发的酸，不能水解彻底，不能生成GeO2，故答案为：6HCl(浓)+CaGeO3=GeCl4+CaCl2+3H2O；不能；硫酸是难挥发的酸；(4)

37、由锗的活泼性介于铁和铅之间，锗的冶炼方法宜采用热还原法，使用焦炭还原，会引入碳杂质，最好使用氢气还原，故选B；(5)若CeO2已经全部被还原，则向反应容器中通入CO时，不再生成CO2，可通过检验容器中逸出的气体能否使澄清石灰水变浑浊进行判断，故答案为：将通过热反应容器的气体通入澄清石灰水中，石灰水不变浑浊，证明CeO2已经全部被还原。11.【答案】(1)CaCl2、HCl；ZnS、Fe2O3；(2)GeO2+2OH-=GeO32-+H2O；(3)6HCl(浓)+CaGeO3=GeCl4+CaCl2+3H2O；不能；H2SO4是难挥发的酸；(4)B；(5)将通过热反应容器的气体通入澄清石灰水中，

38、石灰水不变浑浊，证明CeO2已经全部被还原。【解析】【试题解析】【分析】本题考查物质制备的工艺流程，侧重考查金属化合物及其性质、盐类水解、离子方程式书写以及金属冶炼，难度一般，掌握物质的性质和方程式书写为解题关键。【解答】(1)由流程图可知，加入的氯化钙溶液在后续反应中以产物的形式出现，则可以循环利用，蒸干GeCl4溶液时生成HCl，则HCl可以循环利用，Fe2O3不能与碱反应，则料渣1含有氧化铁，流程中后续没有锌元素和硫元素，则料渣1中含有ZnS，故答案为：CaCl2、HCl；ZnS、Fe2O3；(2)GeO2是两性氧化物，与碱反应，生成锗酸盐和水，离子方程式为：GeO2+2OH-=GeO3

39、2-+H2O，故答案为：GeO2+2OH-=GeO32-+H2O；(3)锗锌矿经过碱浸得到Na2GeO3，加入氯化钙后，生成的料渣2为CaGeO3，再加入浓盐酸，反应生成氯化钙和GeCl4，化学方程式为：6HCl(浓)+CaGeO3=GeCl4+CaCl2+3H2O，若将Ge(SO4)2溶液蒸干并灼烧，得到Ge(SO4)2，因为硫酸是难挥发的酸，不能水解彻底，不能生成GeO2，故答案为：6HCl(浓)+CaGeO3=GeCl4+CaCl2+3H2O；不能；硫酸是难挥发的酸；(4)由锗的活泼性介于铁和铅之间，锗的冶炼方法宜采用热还原法，使用焦炭还原，会引入碳杂质，最好使用氢气还原，故选B；(5)

40、若CeO2已经全部被还原，则向反应容器中通入CO时，不再生成CO2，可通过检验容器中逸出的气体能否使澄清石灰水变浑浊进行判断，故答案为：将通过热反应容器的气体通入澄清石灰水中，石灰水不变浑浊，证明CeO2已经全部被还原。12.【答案】(1)把矿石粉碎或加热、充分搅拌；GeO2+2OH-=GeO32-+H2O(2)过滤； (3)Fe2O3；Ca(OH)2 (4)CaGeO3+6HCl(浓)=CaCl2+GeCl4+3H2O；GeCl4在稀盐酸中易水解(5)将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，固体未变蓝(或固体恒重)【解析】【分析】本题考查制备方案的设计，为高考常见题型，根据制备流程明确实

41、验原理为解答关键，注意合理把握题干信息，熟练掌握化学实验操作及元素化合物性质，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力，题目难度中等。【解答】(1)步骤中提高碱浸效率的措施有把矿石粉碎或加热、充分搅拌等，NaOH溶液碱浸时发生反应的离子方程式为GeO2+2OH-=GeO32-+H2O，故答案为：把矿石粉碎或加热、充分搅拌；GeO2+2OH-=GeO32-+H2O；(2)操作a用于分离固体和液体，为过滤操作，GeCl4的电子式为，故答案为：过滤；(3)滤渣1中除含有ZnS外，还含有少量Fe2O3，滤渣2中除含有CaGeO3外，还含有少量Ca(OH)2，故答案为：Fe2O3；Ca(OH)2；(4)步

42、骤中加入浓盐酸，发生反应的化学方程式为CaGeO3+6HCl(浓)=CaCl2+GeCl4+3H2O，由于GeCl4易水解，在浓盐酸中溶解度低，所以用浓盐酸溶解GeO2，可防止四价锗水解，防止GeO2不能充分反应，且有利于GeCl4析出，故答案为：CaGeO3+6HCl(浓)=CaCl2+GeCl4+3H2O；GeCl4在稀盐酸中易水解；(5)反应GeO2+2H2-Ge+2H2O中有水生成，通过验证不再有水产生即可证明反应完全，操作方法为：将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，固体未变蓝(或固体恒重)，故答案为：将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，固体未变蓝(或固体恒重)。13.

43、【答案】(1)90；(2)Fe、As； 3.710-33；(3)Cd；(4)3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2。【解析】【分析】本题主要考查的是制备工业活性氧化锌和无水硫酸钠的工艺流程，意在考查学生的分析能力和知识应用能力，解题是根据原料的成分和所加试剂分析各步骤操作涉及的反应和作用。【解答】(1)由图可知，当温度为90时，Mn2+的沉淀率接近100%，其它金属离子的沉淀率受温度影响较小，通过“酸浸氧化”可去除Mn2+，则“酸浸氧化”的最佳温度为90，故答案为：90；由Mn2+被氧化后生成难溶于水的黑色沉淀可知，Mn2+被氧化后生成

44、MnO2，S2O82-被还原，生成SO42-，则Mn2+被氧化的离子方程式：；故答案为：；(2)由表格中中和前后元素含量的变化可知，“中和沉淀”中随滤渣除去的元素除Al外，还有Fe、As；故答案为：Fe、As；中和后溶液中Al元素含量为0.1g/L，则溶液中n(Al3+)=0.127mol/L3.710-3mol/L，滤液的pH=4，该溶液中c(OH-)=10-1410-4=10-10mol/L，氢氧化铝的溶度积常数为Ksp=c(Al3+)c3(OH-)=3.710-3(10-10)3=3.710-33；故答案为：3.710-33；(3)根据加入的试剂X与溶液中的镉离子发生置换反应可知，加入的

45、试剂X为锌，锌将Cd置换出来，滤渣的主要成分为Cd单质，故答案为：Cd；(4)由流程图可知，滤液的主要成分是ZnSO4，沉锌时加入了碳酸钠，生成物是ZnCO32Zn(OH)2H2O，结合质量守恒可写成反应方程式为3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2。故答案为：3ZnSO4+3Na2CO3+3H2OZnCO32Zn(OH)2H2O+3Na2SO4+2CO2。14.【答案】(1)把矿石粉碎，加热或充分搅拌； (2)过滤； (3)坩埚； (4)防止四价锗水解，防止GeO2不能充分反应，有利于GeCl4析出； (5)GeCl4+(2+n)H2

46、O=GeO2nH2O+4HCl；GeO2+2H2Ge+2H2O； (6)将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象【解析】【分析】本题考查物质制备方案的设计，题目难度中等，根据制备流程明确实验原理为解答关键，注意合理把握题干信息，熟练掌握化学实验操作及元素化合物性质，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力。【解答】酸浸锗锌矿(主要成分GeO2和ZnS)，浸出液中含有四价锗和锌离子，加入有机沉淀剂丹宁与四价锗络合形成沉淀，过滤后得到含有Ge的沉淀，将沉淀焙烧得到GeO2；用浓盐酸溶解GeO2生成GeCl4，GeCl4在浓盐酸中溶解度低，过滤后得到GeCl4；GeCl4在纯水中水解生成Ge

47、O2nH2O，GeO2nH2O脱水后再次得到GeO2，用氢气加热还原GeO2得到高纯度Ge，据此解答。(1)步骤酸浸时，把矿石粉碎，加热或充分搅拌都可以加快反应速率，从而提高酸浸效率，故答案为：把矿石粉碎，加热或充分搅拌；(2)步骤操作A将沉淀从溶液中分离，操作方法为过滤，故答案为：过滤；(3)步骤需要在高温下焙烧沉淀得到GeO2，应该在坩埚中进行，故答案为：坩埚；(4)由于GeCl4易水解，在浓盐酸中溶解度低，所以用浓盐酸溶解GeO2，可防止四价锗水解，防止GeO2不能充分反应，且有利于GeCl4析出，故答案为：防止四价锗水解，防止GeO2不能充分反应，有利于GeCl4析出；(5)步骤为GeCl4在纯水中水解生成GeO2nH2O，反应方程式为：GeCl4+(2+n)H2O=GeO2nH2O+4HCl；步骤中用氢气加热还原GeO2得到高纯度Ge，反应方程式为：GeO2+2H2Ge+2H2O，故答案为：GeCl4+(2+n)H2O=GeO2nH2O+4HCl；GeO2+2H2Ge+2H2O；(6)反应GeO2+2H2Ge+2H2O中有水生成，通过验证不再有水产生即可证明反应完全，操作方法为：将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象，故答案为：将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管，无现象。