Question

【題目】今年為門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律150周年。門捷列夫預(yù)言了很多未知元素，鍺是其中一種，工業(yè)上用精硫鍺礦（主要成分為GeS2）制取高純度鍺，其工藝流程如圖所示。請回答：

（1）鍺在元素周期表中的位置是__________。

（2）800℃，在N2氛圍中使精硫鍺礦升華的目的是______________。

（3）酸浸時Ge、S元素均被氧化到最高價態(tài)，寫出該反應(yīng)的離子方程式____。酸浸時溫度不能過高的原因是_____

（4）GeCl4易水解生成GeO2·nH2O，此過程化學(xué)方程式為_____。溫度對GeCl4水解率的影響如圖所示，為提高水解率，實驗時可采取的措施為______（填序號）。

A．冰水浴

B．冰鹽水浴

C．49℃水浴

（5）請判斷25℃時0.1mol·L-1NaHGeO3溶液pH________（填“＞”＝”或“＜”）7，理由是____（已知25℃時，H2GeO3的Ka1=1.7×10-9，Ka2=1.9×10-13）。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅣA族 避免GeS2被氧化，得到較為純凈的GeS2 GeS+8H++10NO3 =GeO2+ SO42+10NO2↑+4H2O 濃硝酸受熱易分解 GeCl4＋(n+2)H2O = GeO2·nH2O↓＋4HCl B ＞ NaHGeO3溶液中水解程度大于電離程度，溶液顯堿性，故pH＞7

【解析】

根據(jù)流程：粉碎精硫礦(主要成分為GeS2)，在800℃，在N2氛圍中使精硫礦升華，得到較為純凈的GeS2，加入氨氣在825℃條件下將其還原為GeS，用濃硝酸酸浸：GeS+8H++10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2↑+4H2O，得到粗GeO2，用COCl2將其氧化為GeCl4，加入高純水水解得到GeO2nH2O，200℃將其脫水得到純GeO2，最后用氫氣將其還原得到高純度Ge，據(jù)此分析作答。

(1)Ge在元素周期表中的位置是第四周期第ⅣA族；

(2)根據(jù)題干信息可知在N2氛圍中使精硫鍺礦升華的目的是避免GeS2被氧化，得到較為純凈的GeS2；

(3)濃硝酸酸浸GeS時Ge、S元素均被氧化到最高價態(tài)，則生成GeO2、SO42-，NO3-被還原為二氧化氮氣體，離子反應(yīng)為：GeS+8H++10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2↑+4H2O；濃硝酸受熱易分解，故酸浸時溫度不能過高；

(4)GeCl4易水解生成GeO2nH2O，反應(yīng)為：GeCl4+(n+2)H2O=GeO2nH2O↓+4HCl，根據(jù)圖表，溫度低時水解率較高，提高水解率，即促使反應(yīng)正向進行，可加鹽，故選用冰鹽水浴，答案為B；

(5)已知：H2GeO2的Ka1=1.7×10-9，Ka2=1.9×10-13，NaHGeO3水解平衡常數(shù)Kh===×10-5＞Ka2=1.9×10-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于電離程度，溶液顯堿性，故pH＞7。