题目

题型：不详难度：来源：

回收再利用锗产品加工废料，是生产GeO₂的重要途径，其流程如下图：

（1）Ge²⁺与氧化剂H₂O₂反应生成Ge⁴⁺，写出该反应的离子方程式                。
（2）蒸馏可获得沸点较低的GeCl₄，在此过程中加入浓盐酸的原因是                       。实验室蒸馏操作时常用的玻璃仪器有：酒精灯、蒸馏烧瓶、      、       、接收管、锥形瓶等。
（3）GeCl₄水解生成GeO₂·nH₂O，此过程用化学方程式可表示为                                     。
温度对GeCl₄的水解率产生的影响如图1所示，其原因是                  。 为控制最佳的反应温度，实验时可采取的措施为       （填序号）。

A．用冰水混合物      B．49℃水浴      C．用冰盐水
（4）结合Ge在元素周期表中的位置及“对角线”法则，分析GeO₂溶解率随pH 变化的原因                        ，用离子方程式表示pH＞8时GeO₂溶解率增大可能发生的反应                             。

pH	4	5	6	7	8	9
溶解率/%	47.60	32.53	11.19	5.27	1.96	8.85

 

答案

（15分）（1）Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O（2分）
（2）抑制GeCl₄水解   温度计  冷凝管（各1分）
（3）GeCl₄+ (2+n) H₂O = GeO₂·nH₂O↓+ 4HC1  该水解反应是一个放热反应    C（各2分）
（4）二氧化锗具有两性      GeO₂+2OH^－­= GeO₃^2－+H₂O （各2分）

解析

试题分析：（1）锗元素由+2升为+4价，则 Ge²⁺是还原剂，H₂O₂是氧化剂，氧元素由—1降为—2价，则还原产物为H₂O，根据电子、电荷和原子守恒配平，则Ge²⁺+H₂O₂+2H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O；（2）GeCl₄是强酸弱碱盐，在水溶液中能水解，加入浓盐酸能使其水解平衡左移，抑制其水解，防止其变质；蒸馏主要用到的仪器是酒精灯、蒸馏烧瓶、铁架台、温度计、冷凝管、接收器、锥形瓶；（3）GeO₂·nH₂O是水解产物，设其系数为1，根据锗原子、氯原子、氢原子、氧原子守恒，则该水解反应为GeCl₄+ (2+n) H₂O = GeO₂·nH₂O+ 4HC1；读图，升高温度，GeCl₄的水解率减小，前者能使平衡向吸热反应方向移动，后者说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应是吸热反应，所以正反应速率是放热反应；读图可知，—12℃时GeCl₄的水解率最高，所得产品的产率最大；冰水混合物的温度约为0℃，故A错误；49℃时GeCl₄的水解率最小，所得产品的产率最小，故B错误；冰盐水的温度可能为—12℃，故C正确；（4）铝、锗均位于元素周期表中金属与非金属交界线附近，铝是锗左上角相邻元素，则锗的性质与铝相似，由此推断GeO₂与Al₂O₃相似，都是两性氧化物；由于Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Al₂O₃+2OH^－=2AlO₂^－+H₂O，由此可仿写出GeO₂+4H⁺=Ge⁴⁺+2H₂O、GeO₂+2OH^－=GeO₃^2－+H₂O，前者是pH<8时GeO₂溶解率增大的主要原因，后者是pH>8时GeO₂溶解率增大的主要原因。