Question

Ⅰ.1871 年门捷列夫最早预言了类硅元素锗，1886 年德国化学家温克勒发现和分离了锗元素，并以其祖国的名字命名为“Ge”。锗是重要的半导体材料，其有机化合物在治疗癌症方面有着独特的功效。下图为工业上利用锗锌矿(主要成分GeO₂和ZnS)来制备高纯度锗的流程。

已知：

1．丹宁是一种有机沉淀剂，可与四价锗络合形成沉淀；

2．GeCl₄易水解，在浓盐酸中溶解度低。

(1)锗元素在周期表中的位置：_____。

(2)步骤②操作A方法是_____。

(3)步骤③中的物质在_____(填仪器名称)中加热。

(4)步骤④不能用稀盐酸，原因可能是_____。

(5)写出步骤⑦的化学方程式_____。

Ⅱ.将过量的氨水加到硫酸铜溶液中，溶液最终变成深蓝色，继续加入乙醇，析出晶体Cu(NH₃)₄SO₄·H₂O。

(1)Cu²⁺基态核外电子排布式为 _________；1mol [Cu(NH₃)₄]²⁺中键的数目为_______。

(2)SO₄^2-的S原子轨道杂化类型_______________。

(3)NH₃极易溶于H₂O中，原因为______________________。

Answer

第四周期第ⅣA族 过滤 坩埚 HCl浓度大可抑制四价锗水解，使GeO2充分反应，获得GeCl4沉淀 GeO2＋2H2Ge＋2H2O 1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9 16NA sp3 NH3与H2O之间能形成氢键

【解析】

酸浸锗锌矿，浸出液中含有四价锗离子和锌离子，加入有机沉淀剂丹宁与四价锗络合形成沉淀，过滤后得到含有锗的沉淀，将沉淀焙烧得到GeO2；用浓盐酸溶解GeO2生成GeCl4，GeCl4在浓盐酸中溶解度低，过滤得GeCl4；GeCl4在纯水中水解生成GeO2·nH2O，GeO2·nH2O脱水后得到较纯净的GeO2，用氢气加热还原GeO2得到高纯度Ge，据此解答。

Ⅰ. (1)Ge与Si都是常见的半导体材料，Ge与Si同属第ⅣA族元素，且Ge在Si的下一周期，即锗在第四周期第ⅣA族，故答案为：第四周期第ⅣA族；

(2)经过步骤②操作A得到沉淀和滤液，所以，该操作方法是过滤，故答案为：过滤；

(3)焙烧在坩埚中进行，故答案为：坩埚；

(4)HCl浓度大可抑制四价锗水解，使GeO2充分反应，同时GeCl4在浓盐酸中溶解度低，易获得GeCl4沉淀，故答案为：HCl浓度大可抑制四价锗水解，使GeO2充分反应，获得GeCl4沉淀；

(5)用氢气加热还原GeO2得到高纯度Ge，反应的方程式为：GeO2＋2H2Ge＋2H2O，故答案为：GeO2＋2H2Ge＋2H2O；

Ⅱ.(1)Cu是29号元素，Cu2+核外有27个电子，Cu2+基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9，1个[Cu(NH3)4]2+中含12个N-H键，4个配位键，配位键和N-H键都属于键，所以，1mol[Cu(NH3)4]2+中含12+4=16mol键，即1mol[Cu(NH3)4]2+含16NA键，故答案为：16NA；

(2)SO42-的中心原子S的键数=4，孤电子对数==0，则S的价层电子对数=4+0=4，故SO42-的中心S原子的轨道杂化类型为sp3杂化，故答案为：sp3；

(3)NH3和H2O之间能形成氢键，导致NH3易溶于H2O中，故答案为：NH3与H2O之间能形成氢键。