Question

今年为门捷列夫发现元素周期律150周年。门捷列夫预言了很多未知元素，锗是其中一种，工业上用精硫锗矿（主要成分为GeS₂）制取高纯度锗，其工艺流程如图所示。请回答：

（1）锗在元素周期表中的位置是__________。

（2）800℃，在N₂氛围中使精硫锗矿升华的目的是______________。

（3）酸浸时Ge、S元素均被氧化到最高价态，写出该反应的离子方程式____。酸浸时温度不能过高的原因是_____

（4）GeCl₄易水解生成GeO₂·nH₂O，此过程化学方程式为_____。温度对GeCl₄水解率的影响如图所示，为提高水解率，实验时可采取的措施为______（填序号）。

A．冰水浴

B．冰盐水浴

C．49℃水浴

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

Answer

第四周期第ⅣA族 避免GeS2被氧化，得到较为纯净的GeS2 GeS+8H++10NO3− =GeO2+ SO42−+10NO2↑+4H2O 浓硝酸受热易分解 GeCl4＋(n+2)H2O = GeO2·nH2O↓＋4HCl B ＞ NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH＞7

【解析】

根据流程：粉碎精硫矿(主要成分为GeS2)，在800℃，在N2氛围中使精硫矿升华，得到较为纯净的GeS2，加入氨气在825℃条件下将其还原为GeS，用浓硝酸酸浸：GeS+8H++10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2↑+4H2O，得到粗GeO2，用COCl2将其氧化为GeCl4，加入高纯水水解得到GeO2•nH2O，200℃将其脱水得到纯GeO2，最后用氢气将其还原得到高纯度Ge，据此分析作答。

(1)Ge在元素周期表中的位置是第四周期第ⅣA族；

(2)根据题干信息可知在N2氛围中使精硫锗矿升华的目的是避免GeS2被氧化，得到较为纯净的GeS2；

(3)浓硝酸酸浸GeS时Ge、S元素均被氧化到最高价态，则生成GeO2、SO42-，NO3-被还原为二氧化氮气体，离子反应为：GeS+8H++10NO3-=GeO2+SO42-+10NO2↑+4H2O；浓硝酸受热易分解，故酸浸时温度不能过高；

(4)GeCl4易水解生成GeO2•nH2O，反应为：GeCl4+(n+2)H2O=GeO2•nH2O↓+4HCl，根据图表，温度低时水解率较高，提高水解率，即促使反应正向进行，可加盐，故选用冰盐水浴，答案为B；

(5)已知：H2GeO2的Ka1=1.7×10-9，Ka2=1.9×10-13，NaHGeO3水解平衡常数Kh===×10-5＞Ka2=1.9×10-13，即NaHGeO3溶液中水解程度大于电离程度，溶液显碱性，故pH＞7。