Question

【題目】1871年門捷列夫最早預(yù)言了類硅元素鍺，鍺元素在元素周期表中與硅元素同族，并位于硅的下一周期。1886年德國化學(xué)家溫克勒發(fā)現(xiàn)和分離了鍺元素，并以其祖國的名字命名為“Ge”。鍺是重要的的半導(dǎo)體材料，其有機化合物在治療癌癥方面有著獨特的功效。

已知：①丹寧是一種有機沉淀劑，可與四價鍺絡(luò)合形成沉淀：

②GeCl4易水解，在濃鹽酸中溶解度低。

(1)鍺元素的原子序數(shù)為：___________；鍺元素在元素周期表中的位置是：_____________。

(2)GeCl4的結(jié)構(gòu)與SiCl4相似，寫出GeCl4的電子式：_______________。

(3)簡述步驟①中提高酸浸效率的措施____________、_____________(寫兩種)。

(4)步驟②操作A是___________(填操作名稱)。

(5)步驟③中的物質(zhì)在___________(填儀器名稱)中加熱。

(6)步驟④不選用稀鹽酸，而選用濃鹽酸的原因可能是__________、________(寫出兩點)。

(7)寫出步驟⑤的化學(xué)方程式________________。

寫出步驟⑦的化學(xué)方程式________________。

(8)請寫出一種證明步驟⑦反應(yīng)完全的操作方法__________________。

Answer 1

【答案】32 第四周期第ⅣA族 把礦石粉碎 加熱或充分攪拌 過濾 坩堝 防止四價鍺水解 防止GeO2不能充分反應(yīng)，有利于GeCl4析出 GeCl4+(2+n)H2O=GeO2nH2O+4HCl GeO2+2H2Ge+2H2O 將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無水硫酸銅的U形管，無明顯現(xiàn)象

【解析】

鍺鋅礦用酸浸取，浸出液中含有四價鍺和鋅離子，加入有機沉淀劑丹寧與四價鍺絡(luò)合形成沉淀，過濾后得到含有丹寧與四價鍺絡(luò)合形成的沉淀，將沉淀焙燒得到GeO2；用濃鹽酸溶解GeO2生成GeCl4，GeCl4在濃鹽酸中溶解度低，過濾后得到GeCl4；GeCl4在純水中水解生成GeO2nH2O，GeO2nH2O脫水后得到GeO2，用氫氣加熱還原GeO2得到高純度Ge，據(jù)此解答。

(1)鍺的原子序數(shù)為32，鍺在元素周期表中位于第四周期第ⅣA族，故答案為：32；第四周期第ⅣA族；

(2)GeCl4的結(jié)構(gòu)與SiCl4相似，也與CCl4相似，屬于共價化合物，GeCl4的電子式為，故答案為：；

(3) 提高步驟①酸浸效率，可以把礦石粉碎，加熱或充分攪拌都可以加快反應(yīng)速率，從而提高酸浸效率，故答案為：把礦石粉碎，加熱或充分攪拌；

(4)步驟②操作A將沉淀從溶液中分離，應(yīng)該為過濾，故答案為：過濾；

(5)步驟③是焙燒沉淀，需要在高溫下焙燒沉淀得到GeO2，應(yīng)該在坩堝中進行，故答案為：坩堝；

(6)由于GeCl4易水解，在濃鹽酸中溶解度低，所以用濃鹽酸溶解GeO2，同時可防止四價鍺水解，防止GeO2不能充分反應(yīng)，有利于GeCl4析出，故答案為：防止四價鍺水解，防止GeO2不能充分反應(yīng)，有利于GeCl4析出；

(7)步驟⑤為GeCl4在純水中水解生成GeO2nH2O，反應(yīng)方程式為：GeCl4+(2+n)H2O=GeO2nH2O+4HCl；步驟⑦中用氫氣加熱還原GeO2得到高純度Ge，反應(yīng)方程式為：GeO2+2H2Ge+2H2O，故答案為：GeCl4+(2+n)H2O=GeO2nH2O+4HCl；GeO2+2H2Ge+2H2O；

(8)反應(yīng)GeO2+2H2Ge+2H2O中有水生成，通過驗證不再有水產(chǎn)生即可證明反應(yīng)完全，操作方法為：將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無水硫酸銅的U形管，無明顯現(xiàn)象，說明反應(yīng)完全，故答案為：將反應(yīng)生成的氣體通入裝有無水硫酸銅的U形管，無明顯現(xiàn)象。