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商务部、海关总署在官网发布公告称,决定对镓、锗相关物项实施出口管制。锗,天然的优良半导体,在光纤通信、红外光学、太阳能电池、核物理探测等领域应用颇多。工业上利用锗锌矿(主要成分为GeO2和ZnS,还含少量Fe2O3)来制备高纯度锗的流程如图。锗锌矿 1)MgCl2 滤液Ⅱ-|||-1)碱浸 滤渣I-|||-2)操作I →滤液I 溶液-|||-2)操作Ⅱ 滤渣Ⅱ 操作Ⅲ-|||-浓盐酸 GeCl4- 纯水 →GeO Ge-|||-一系列操作已知:①GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点为84℃,其在水中或酸的稀溶液中易水解。②GeO2可溶于强碱溶液,生成锗酸盐。(1)在元素周期表中,Ge、As、Se位于同一周期,则基态原子的第一电离能由大到小的顺序是 ____ 。(2)硅和锗与氯元素都能形成氯化物RCl4(R代表Si和Ge),从原子结构角度解释原因: ____ 。(3)“滤渣Ⅱ”中除含有MgGeO3外,还含有少量 ____ (填化学式)。(4)GeCl4中加水反应的离子方程式是 ____ 。(5)固态GeCl4为 ____ 晶体,“操作Ⅲ”分离获得GeCl4所使用的装置为 ____ (填标号)。锗锌矿 1)MgCl2 滤液Ⅱ-|||-1)碱浸 滤渣I-|||-2)操作I →滤液I 溶液-|||-2)操作Ⅱ 滤渣Ⅱ 操作Ⅲ-|||-浓盐酸 GeCl4- 纯水 →GeO Ge-|||-一系列操作根据选择,提出改进的方法: ____ (若不需要改进,此空填“不需要”)。(6)Ge单晶的晶胞结构类似于金刚石,如图。已知Ge单晶的晶胞边长为apm,设NA为阿伏加德罗常数的值,Ge单晶的密度为 ____ g⋅cm-3。锗锌矿 1)MgCl2 滤液Ⅱ-|||-1)碱浸 滤渣I-|||-2)操作I →滤液I 溶液-|||-2)操作Ⅱ 滤渣Ⅱ 操作Ⅲ-|||-浓盐酸 GeCl4- 纯水 →GeO Ge-|||-一系列操作

商务部、海关总署在官网发布公告称,决定对镓、锗相关物项实施出口管制。锗,天然的优良半导体,在光纤通信、红外光学、太阳能电池、核物理探测等领域应用颇多。工业上利用锗锌矿(主要成分为GeO2和ZnS,还含少量Fe2O3)来制备高纯度锗的流程如图。
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已知:①GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点为84℃,其在水中或酸的稀溶液中易水解。
②GeO2可溶于强碱溶液,生成锗酸盐。
(1)在元素周期表中,Ge、As、Se位于同一周期,则基态原子的第一电离能由大到小的顺序是 ____ 。
(2)硅和锗与氯元素都能形成氯化物RCl4(R代表Si和Ge),从原子结构角度解释原因: ____ 。
(3)“滤渣Ⅱ”中除含有MgGeO3外,还含有少量 ____ (填化学式)。
(4)GeCl4中加水反应的离子方程式是 ____ 。
(5)固态GeCl4为 ____ 晶体,“操作Ⅲ”分离获得GeCl4所使用的装置为 ____ (填标号)。
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根据选择,提出改进的方法: ____ (若不需要改进,此空填“不需要”)。
(6)Ge单晶的晶胞结构类似于金刚石,如图。已知Ge单晶的晶胞边长为apm,设NA为阿伏加德罗常数的值,Ge单晶的密度为 ____ g⋅cm-3。
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题目解答

答案

解:(1)在元素周期表中,Ge、As、Se位于同一周期,As的4p能级半充满状态,则基态原子的第一电离能由大到小的顺序是:As>Se>Ge,
故答案为:As>Se>Ge;
(2)硅和锗与氯元素都能形成氯化物RCl4(R代表Si和Ge),从原子结构角度解释原因:Si和Ce的最外层电子数都为4,均与Cl原子形成四个共用电子对达到稳定结构,
故答案为:Si和Ce的最外层电子数都为4,均与Cl原子形成四个共用电子对达到稳定结构;
(3)“滤渣Ⅱ”中除含有MgGeO3外,还含有少量的:Mg(OH)2,
故答案为:Mg(OH)2;
(4)GeCl4中加水发生水解反应生成CeO2和盐酸,反应的离子方程式为:GeCl4+2H2O=CeO2+4Cl-+4H+,
故答案为:GeCl4+2H2O=CeO2+4Cl-+4H+;
(5)固态GeCl4为分子晶体,操作Ⅲ分离获得GeCl4所使用的装置为蒸馏存在,选择C装置,GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点为84℃,其在水中或酸的稀溶液中易水解,需要在尾接管后接一个装有碱石灰的干燥管,
故答案为:分子;C;在尾接管后接一个装有碱石灰的干燥管;
(6)已知Ge单晶的晶胞边长为apm,晶胞中顶角8个,面心6个,四个位于晶胞,含Ce原子=8×$\frac{1}{8}$+6×$\frac{1}{2}$+4=8,设NA为阿伏加德罗常数的值,Ge单晶的密度=$\frac{\frac{8}{{N}_{A}}×73g/mol}{(a×1{0}^{-10})^{3}}$=$\frac{5.84×1{0}^{32}}{{N}_{A}×{a}^{3}}$g/cm3,
故答案为:$\frac{5.84×1{0}^{32}}{{N}_{A}×{a}^{3}}$。

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