Question

【題目】Ⅰ.1871 年門捷列夫最早預言了類硅元素鍺，1886 年德國化學家溫克勒發(fā)現(xiàn)和分離了鍺元素，并以其祖國的名字命名為“Ge”。鍺是重要的半導體材料，其有機化合物在治療癌癥方面有著獨特的功效。下圖為工業(yè)上利用鍺鋅礦(主要成分GeO2和ZnS)來制備高純度鍺的流程。

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；

2．GeCl4易水解，在濃鹽酸中溶解度低。

(1)鍺元素在周期表中的位置：_____。

(2)步驟②操作A方法是_____。

(3)步驟③中的物質(zhì)在_____(填儀器名稱)中加熱。

(4)步驟④不能用稀鹽酸，原因可能是_____。

(5)寫出步驟⑦的化學方程式_____。

Ⅱ.將過量的氨水加到硫酸銅溶液中，溶液最終變成深藍色，繼續(xù)加入乙醇，析出晶體Cu(NH3)4SO4·H2O。

(1)Cu2+基態(tài)核外電子排布式為 _________；1mol [Cu(NH3)4]2+中鍵的數(shù)目為_______。

(2)SO42-的S原子軌道雜化類型_______________。

(3)NH3極易溶于H2O中，原因為______________________。

Answer 1

【答案】第四周期第ⅣA族 過濾 坩堝 HCl濃度大可抑制四價鍺水解，使GeO2充分反應，獲得GeCl4沉淀 GeO2＋2H2Ge＋2H2O 1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9 16NA sp3 NH3與H2O之間能形成氫鍵

【解析】

酸浸鍺鋅礦，浸出液中含有四價鍺離子和鋅離子，加入有機沉淀劑丹寧與四價鍺絡(luò)合形成沉淀，過濾后得到含有鍺的沉淀，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，過濾得GeCl4；GeCl4在純水中水解生成GeO2·nH2O，GeO2·nH2O脫水后得到較純凈的GeO2，用氫氣加熱還原GeO2得到高純度Ge，據(jù)此解答。

Ⅰ. (1)Ge與Si都是常見的半導體材料，Ge與Si同屬第ⅣA族元素，且Ge在Si的下一周期，即鍺在第四周期第ⅣA族，故答案為：第四周期第ⅣA族；

(2)經(jīng)過步驟②操作A得到沉淀和濾液，所以，該操作方法是過濾，故答案為：過濾；

(3)焙燒在坩堝中進行，故答案為：坩堝；

(4)HCl濃度大可抑制四價鍺水解，使GeO2充分反應，同時GeCl4在濃鹽酸中溶解度低，易獲得GeCl4沉淀，故答案為：HCl濃度大可抑制四價鍺水解，使GeO2充分反應，獲得GeCl4沉淀；

(5)用氫氣加熱還原GeO2得到高純度Ge，反應的方程式為：GeO2＋2H2Ge＋2H2O，故答案為：GeO2＋2H2Ge＋2H2O；

Ⅱ.(1)Cu是29號元素，Cu2+核外有27個電子，Cu2+基態(tài)核外電子排布式為：1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9，1個[Cu(NH3)4]2+中含12個N-H鍵，4個配位鍵，配位鍵和N-H鍵都屬于鍵，所以，1mol[Cu(NH3)4]2+中含12+4=16mol鍵，即1mol[Cu(NH3)4]2+含16NA鍵，故答案為：16NA；

(2)SO42-的中心原子S的鍵數(shù)=4，孤電子對數(shù)==0，則S的價層電子對數(shù)=4+0=4，故SO42-的中心S原子的軌道雜化類型為sp3雜化，故答案為：sp3；

(3)NH3和H2O之間能形成氫鍵，導致NH3易溶于H2O中，故答案為：NH3與H2O之間能形成氫鍵。