Question

【题目】锌是一种常用金属，冶炼方法有火法和湿法。回答下列问题：

I. 镓(Ga)是火法冶炼锌过程中的副产品，镓与铝同主族且相邻，化学性质与铝相似。

(1)Ga在元素周期表中的位置为_______________。

(2)GaN可由Ga和NH3在高温条件下合成，该反应的化学方程式为_______________。

(3)下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是_____________(填字母)。

A. 一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠溶液

B. 常温下，Ga可与水剧烈反应放出氢气

C. Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到

D. 一定条件下，Ga2O3可与NaOH反应生成盐

II. 工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)湿法制取金属锌的流程如图所示。

已知：Fe的活泼性强于Ni。

(4)ZnFe2O4可以写成ZnO·Fe2O3，写出ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式___________________。

(5)净化I操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化；第二步是控制溶液pH，仅使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质，溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是____________________________________。

(6)净化II中加入Zn的目的是_______________________________________。

III. (7)某化学课外小组拟用废旧电池锌皮(含杂质铁)，结合如图所示信息，从提供的试剂中选取适当试剂，制取纯净的ZnSO4·7H2O。

实验步骤如下：

①将锌片完全溶于稍过量的3mol·L-1的稀硫酸，加入_______(选填字母，下同)；

A. 30%H2O2 B. 新制氯水

C. FeCl3溶液 D. KSCN溶液

②加入__________；

A. 纯锌粉 B. 纯碳酸钙粉末

C. 纯ZnO粉末 D. 3mol·L-1的稀硫酸

③加热到60℃左右并不断搅拌；

④趁热过滤得ZnSO4溶液，再蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。

其中步骤③加热的主要目的是________________________________。

Answer 1

【答案】第四周期IIIA族 2Ga+2NH3 2GaN+3H2 ACD ZnFe2O4+4H2SO4 ==== ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O Fe(OH)3胶粒具有吸附性 使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去 A C 促进Fe3+水解转化为沉淀，并使过量的H2O2分解除去

【解析】

Ⅰ（1）Ga的原子序数为31，位于第四周期第ⅢA族；

（2）Ga和NH3在高温条件下反应生成GaN和氢气，反应为2Ga+2NH3 2GaN+3H2

（3）镓与铝同主族且相邻，化学性质与铝相似，则

A、Al与盐酸、NaOH均反应，则一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠，故A正确；

B、Al与水常温不反应，则常温下，Ga不能与水剧烈反应放出氢气，故B错误；

C、氧化铝可由氢氧化铝分解生成，则Ga2O3可由Ga（OH）3受热分解得到，故C正确；

D、氧化铝与NaOH反应生成盐，则一定条件下，Ga2O3可与NaOH反应生成盐，故D正确；

故答案为：ACD；

Ⅱ（4）根据信息，酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，这两种盐分别为硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁，反应的化学方程式为：ZnFe2O4+4H2SO4＝ZnSO4+Fe2（SO4）3+4H2O；

（5）因为生成的Fe（OH）3胶粒具有吸附性，能净化I生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质；

（6）CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物溶于酸转化为金属离子，净化I后除去Fe元素，净化II中加入Zn的目的是使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去；

（7）据题意用废旧干电池锌皮（含杂质铁）制取纯净的ZnSO4溶液实验流程为用硫酸酸溶、除杂。由实验步骤①将锌片完全溶于稍过量的3 mol·L－1稀硫酸发生的反应为Zn + 2H+= Zn2++ H2↑、Fe + 2H+=Fe2++ H2↑，所得溶液中含有杂质离子Fe2+，必须将其除去，结合图像所给信息Zn2+和Fe2+难以分离，必须先将Fe2+氧化为Fe3+再进行分离，为不引进新的杂质，选用30%H2O2作氧化剂；

（8）分离Zn2+和Fe3+的方法结合图像可用盐类水解原理通过调节pH的方法进行除杂，为防止引进杂质可用纯ZnO粉末来调节pH，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去；

（9）因盐类水解吸热，H2O2受热易分解，所以步骤③加热的主要目的有促进Fe3+水解转化为沉淀并使过量的H2O2分解除去。