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 1

（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^－­=GeO₃^2—+H₂O （3分）

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^－­=GeO₃^2—+H₂O。