Question

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GeCl₄，在此过程中加入浓盐酸的原因是                          。

（3）GeCl₄水解生成GeO₂·nH₂O，化学方程式为                      。温度对GeCl₄的水解率产生的影响如图1所示，其原因是该水解反应ΔH       0（“>”或“<”）。为控制最佳的反应温度，实验时可采取的措施为             水浴。

A．用冰水混合物 B．49℃水浴  C．用冰盐水

（4）已知Ge的单质和化合物性质与Al的相似，试用离子方程式表示在pH>8的溶液中GeO₂逐渐溶解时发生的反应                            。

Answer

（15分）

（1）Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O  （3分）      （2）抑制GeCl4水解 （2分）

（3）GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HCl   （3分）    <  （2分）    C  （2分）

（4） GeO2+2OH－­=GeO32—+H2O  （3分）

【解析】

试题分析：（1）锗元素由+2升为+4价，说明Ge2+是还原剂，过氧化氢是氧化剂，所含氧元素由—1降为—2，根据最小公倍数法配平，则该反应为Ge2++H2O2+2H+=Ge4++2H2O；（4）锗位于金属元素与非金属元素交界位置，因此推断它与铝相似，则GeCl4是强酸弱碱盐，蒸馏时加入盐酸能抑制它水解，防止转变为GeO2；（3）根据盐类水解原理，1mol GeCl4与4molH2O完全水解生成1molGe(OH)4和4molHCl，1molGe(OH)4受热分解生成1mol GeO2和2molH2O，由此可得GeCl4+ (2+n) H2O = GeO2·nH2O+ 4HCl；读图，相同时间内，随着反应温度的升高，水解率减小，前者使平衡向吸热反应方向移动，后者说明平衡向逆反应方向，则逆反应是吸热反应，由于正、逆反应的反应热恰好相反，则正反应是放热反应，因此该水解反应的焓变小于0；根据实验目的，为了制取更快、更多地制备GeO2·nH2O，应选择的温度为—12℃，由于冰水混合物的温度为0℃，盐可以降低水的凝固点，则冰盐水的温度低于0℃，因此只有C项正确；（4）根据相似类推，Al2O3与强碱溶液反应的原理为Al2O3+2OH—=2AlO2—+H2O，由此推断在碱性溶液反应生成锗酸盐和水，即 GeO2+2OH－­=GeO32—+H2O。

考点：考查物质制备工艺流程，涉及氧化还原反应、离子方程式、盐类水解原理的应用、化学方程式、温度对化学平衡的影响、放热反应、吸热反应、焓变的正负、温度控制的方法及原理、元素化合物的性质、类比或仿写等。