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：

(1)開始將精硫鍺礦粉碎的目的是_______。工藝流程中COCl2分子中各原子均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式為_______。

(2)酸浸時溫度不能過高的原因是______(用化學(xué)方程式表示)。

(3)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.冰水溶 B.冰鹽水浴 C.49℃水浴

(4)GeO2是鍺酸(H2GeO3)的酸酐。請通過計算判斷25℃時0.1mol·L—1的 NaHGeO2溶液pH________(填“＞”＝”或“＜”)7，理由是__________。(已知25℃時，H2GeO2的)

Answer 1

【答案】增大固體表面積，加快GeS2的升華速率 4HNO3(濃) 4NO2↑+O2↑+2H2O GeCl4＋(n+2)H2O = GeO2·nH2O↓＋4HCl B ＞ NaHGeO3水解平衡常數(shù)，大于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。

【解析】

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將其氯化為GeCl4，加入高純水水解得到GeO2·nH2O，200℃將其脫水得到純GeO2，最后用氫氣將其還原得到高純度Ge。

(1) 將精硫鍺礦粉碎可以增大固體物質(zhì)的表面積，有利于后續(xù)升華的速率；COCl2中各物質(zhì)的均達(dá)到了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，C達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要形成4個共價鍵，O需要2個，Cl需要1個，可知C在中間，C和O之間形成雙鍵，C和Cl之間形成單鍵，則結(jié)構(gòu)簡式為；

(2)用濃硝酸酸浸，濃硝酸不穩(wěn)定，受熱分解生成NO2和O2，化學(xué)方程式為4HNO3(濃)4NO2↑+O2↑+2H2O；

(3)GeCl4易水解生成GeO2·nH2O，化合價沒有發(fā)生變化，根據(jù)原子守恒配平，反應(yīng)為：GeCl4＋(n+2)H2O=GeO2·nH2O↓+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(jìn)行，可加鹽，故選用冰鹽水��；

(4) NaHGeO3為鍺酸的酸式鹽，HGeO3－在溶液中既能水解，也能電離，水解呈堿性，電離呈酸性，因此判斷溶液的酸堿性，需要比較水解和電離程度的強(qiáng)弱，需要得到比較水解和電離平衡常數(shù)大��；NaHGeO3水解平衡常數(shù)，大于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。