Question

锗（Ge）产品加工废料可用于生产降解农药废水的纳米GeO₂催化剂，工业流程如图．

（1）操作X为

 

．
（2）Y溶液是一种在该流程中可循环利用的物质，该物质是

 

（填化学式）．
（3）②中Ge²⁺生成Ge⁴⁺的离子方程式为

 

．
（4）已知25℃时，K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38，K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-32．当溶液中Fe³⁺和Al³⁺沉淀完全[c（Fe³⁺），c（Al³⁺）均小于1×10^-5mol?L^-1]时，调节溶液的pH应略大于

 

．
（5）若要将Fe（OH）₃和Al（OH）₃分离回收，需要用到的试剂有

 

（填化学式）．
（6）该锗产品加工废料中含锗的质量分数不少于

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：（1）过滤就是把液体和不溶性的固体分离的一种方法；
（2）通过流程图看出盐酸在操作②时还要用到，所以HCl可以循环使用；
（3）Ge元素的化合价升高，则O元素的化合价降低，该反应生成水，以此书写离子反应；
（4）先根据溶度积产生计算氢氧根离子浓度，再根据溶液中氢离子浓度计算pH；
（5）利用氢氧化铝能够和氢氧化钠反应生成可溶性的偏铝酸钠，向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳气体生成氢氧化铝的性质分离；
（6）质量为m₂的纳米GeO₂中Ge的质量m=

73

105

m₂，故该锗产品加工废料中含锗的质量分数不少于

73m2

105m1

．

解答： 解：（1）通过流程图看出经过操作x分成了四氯化碳溶液和难溶性的Fe（OH）₃和Al（OH）₃，操作X为过滤；故答案为：过滤；
（2）通过流程图看出盐酸在操作②时还要用到，所以HCl可以循环使用；故答案为：HCl；
（3）Ge元素的化合价升高，则O元素的化合价降低，该反应生成水，该离子反应为Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O，
故答案为：Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O；
（4）Ksp[Fe（OH）₃=1.0×10^-38，c（OH^-）=

3	1.0×10-38 1×10-5

=1×10^-11，c（H⁺ ）=1×10^-3，pH=3，
K_sp[Al（OH）₃]=1.0×10^-32，c（OH^-）=

3	1.0×10-32 1.0×10-5

=1×10^-9，c（H⁺ ）=1×10^-5，pH=5，
所以调节溶液的pH应略大于5，
故答案为：5；
（5）Fe（OH）₃不能溶解在碱性溶液中，Al（OH）₃可以和NaOH反应生成偏铝酸钠，Al（OH）₃十NaOH=NaAlO₂十2H₂O，NaAlO₂再与二氧化碳反应生成Al（OH）₃，
2NaAlO₂+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃；
故答案为：NaOH、CO₂；
（6）质量为m₂的纳米GeO₂中Ge的质量m=

73

105

m₂，故该锗产品加工废料中含锗的质量分数不少于

73m2 105

m1

=

73m2

105m1

．
故答案为：

73m2

105m1

．

点评：本题考查制备实验方案的设计，涉及氧化还原反应、离子反应、难溶电解质的溶解平衡、两性氧化物等知识，综合性较强，题目难度较大．