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【题目】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GeO2ZnS)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;2GeCl4易水解,在浓盐酸中溶解度低。

(1)简述步骤中提高酸浸效率的措施___________(写两种)

(2)步骤操作A方法是___________

(3)步骤中的物质在___________(填仪器名称)中加热。

(4)步骤不能用稀盐酸,原因可能是___________

(5)写出步骤的化学方程式___________。写出步骤的化学方程式___________

(6)请写出一种证明步骤反应完全的操作方法___________

【答案】把矿石粉碎;加热;充分搅拌 过滤 坩埚 防止四价锗水解;防止GeO2不能充分反应;有利于GeCl4析出 GeCl4(2n)H2O=GeO2·nH2O4HCl GeO22H2Ge2H2O 将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管,无现象(其他合理组合亦可)

【解析】

锗锌矿在酸浸取下生成四价锗,再被有机沉淀剂沉淀,。沉淀经灼烧得到GeO2,再与浓盐酸反应得到GeCl4,其发生水解,得到GeO2·nH2O,脱水得到GeO2。从得到粗品的GeO2再得到高纯度的GeO2的整个过程,是为了提高GeO2的纯度,最后得到高纯度的Ge

(1)提高酸浸速率,即提高化学反应速率,可以通过粉碎矿石增大矿石与酸的接触面积、适当的提高温度,搅拌等等,答案为把矿石粉碎;加热;充分搅拌;

(2)根据流程图,经过操作A之后,得到了沉淀和滤液,所以操作A为过滤,答案为过滤;

(3) 步骤为焙烧,固体加热需要用到坩埚,答案为坩埚;

(4)根据已知GeCl4易水解,而且在浓盐酸中溶解度低,能沉淀,易分离。如果用稀盐酸,GeCl4会水解,而且在稀盐酸中的溶解度较大不利于析出,而且要确保GeO2完全反应成GeCl4。答案为防止四价锗水解;防止GeO2不能充分反应;有利于GeCl4析出;

(5)步骤⑤,GeCl4和纯水反应生成GeO2·nH2O,为水解反应。步骤⑦,GeO2H2还原得到Ge。答案为GeCl4(2n)H2O=GeO2·nH2O4HCl GeO22H2Ge2H2O

(6) 步骤反应完全从Ge或者GeO2不易看出现象,可以从成物水分析,可以通过检验气体中是否含水来验证是否反应完,通常用无水硫酸铜检验水蒸气的存在。答案为将反应生成的气体通入装有无水硫酸铜的U形管,无现象(其他合理组合亦可)

练习册系列答案
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【题目】当发动机工作时,反应产生的NO尾气是主要污染物之一,NO的脱除方法和转化机理是当前研究的热点。请回答下列问题:

(1)已知:2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) △H1= -113kJ/mol

6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H2= -227 kJ/mol

4NO2 (g)+O2(g)=2N2O5(g) △H3= -57 kJ/mol

则 2O3(g)= 3O2(g)是_________反应(填“放热”或“吸热”),以上 O3氧化脱除氮氧化物的总反应是NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H4_______kJ/mol,最后将NO2_________剂反应转化为无污染的气体而脱除。

步骤

反应

活化能

正反应速率方程

逆反应速率方程

I

2NO(g) N2O2(g)(快)

Ea1

II

N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)

Ea2

(2)已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步:

①表中k1、k2、k3、k4是只随温度变化的常数,温度升高将使其数值_____(填“增大”或“减小”)。

②反应I瞬间建立平衡,因此决定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)反应速率快慢的是反应II,则反应I与反应II的活化能的大小关系为Ea1____Ea2(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因______________________________________________

③一定温度下,反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的速率方程为,则k=_______ (用k1、k2、k3表示)。

(3)将一定量的 NO2放入恒容密闭容器中发生下列反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),测得其平衡转化率α(NO2)随温度变化如图所示,从 b 点到 a 点降温平衡将向_____移动。图中 a点对应温度下,NO2的起始压强为 160kPa,该温度下反应的平衡常数Kp= __________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

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