Question

【題目】鋅是一種常用金屬，冶煉方法有火法和濕法。回答下列問題：

I. 鎵(Ga)是火法冶煉鋅過程中的副產品，鎵與鋁同主族且相鄰，化學性質與鋁相似。

(1)Ga在元素周期表中的位置為_______________。

(2)GaN可由Ga和NH3在高溫條件下合成，該反應的化學方程式為_______________。

(3)下列有關鎵和鎵的化合物的說法正確的是_____________(填字母)。

A. 一定條件下，Ga可溶于鹽酸和氫氧化鈉溶液

B. 常溫下，Ga可與水劇烈反應放出氫氣

C. Ga2O3可由Ga(OH)3受熱分解得到

D. 一定條件下，Ga2O3可與NaOH反應生成鹽

II. 工業上利用鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物)濕法制取金屬鋅的流程如圖所示。

已知：Fe的活潑性強于Ni。

(4)ZnFe2O4可以寫成ZnO·Fe2O3，寫出ZnFe2O4與H2SO4反應的化學方程式___________________。

(5)凈化I操作分為兩步：第一步是將溶液中少量的Fe2+氧化；第二步是控制溶液pH，僅使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀。凈化I生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質，溶液中的懸浮雜質被共同沉淀的原因是____________________________________。

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

III. (7)某化學課外小組擬用廢舊電池鋅皮(含雜質鐵)，結合如圖所示信息，從提供的試劑中選取適當試劑，制取純凈的ZnSO4·7H2O。

實驗步驟如下：

①將鋅片完全溶于稍過量的3mol·L-1的稀硫酸，加入_______(選填字母，下同)；

A. 30%H2O2 B. 新制氯水

C. FeCl3溶液 D. KSCN溶液

②加入__________；

A. 純鋅粉 B. 純碳酸鈣粉末

C. 純ZnO粉末 D. 3mol·L-1的稀硫酸

③加熱到60℃左右并不斷攪拌；

④趁熱過濾得ZnSO4溶液，再蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥。

其中步驟③加熱的主要目的是________________________________。

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膠粒具有吸附性 使Cu2+、Ni2+轉化為Cu、Ni而除去 A C 促進Fe3+水解轉化為沉淀，并使過量的H2O2分解除去

【解析】

Ⅰ（1）Ga的原子序數為31，位于第四周期第ⅢA族；

（2）Ga和NH3在高溫條件下反應生成GaN和氫氣，反應為2Ga+2NH3 2GaN+3H2

（3）鎵與鋁同主族且相鄰，化學性質與鋁相似，則

A、Al與鹽酸、NaOH均反應，則一定條件下，Ga可溶于鹽酸和氫氧化鈉，故A正確；

B、Al與水常溫不反應，則常溫下，Ga不能與水劇烈反應放出氫氣，故B錯誤；

C、氧化鋁可由氫氧化鋁分解生成，則Ga2O3可由Ga（OH）3受熱分解得到，故C正確；

D、氧化鋁與NaOH反應生成鹽，則一定條件下，Ga2O3可與NaOH反應生成鹽，故D正確；

故答案為：ACD；

Ⅱ（4）根據信息，酸浸時ZnFe2O4會生成兩種鹽，這兩種鹽分別為硫酸鋅、硫酸鐵，即ZnFe2O4與硫酸反應生成硫酸鋅、硫酸鐵，反應的化學方程式為：ZnFe2O4+4H2SO4＝ZnSO4+Fe2（SO4）3+4H2O；

（5）因為生成的Fe（OH）3膠粒具有吸附性，能凈化I生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質；

（6）CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物溶于酸轉化為金屬離子，凈化I后除去Fe元素，凈化II中加入Zn的目的是使Cu2+、Ni2+轉化為Cu、Ni而除去；

（7）據題意用廢舊干電池鋅皮（含雜質鐵）制取純凈的ZnSO4溶液實驗流程為用硫酸酸溶、除雜。由實驗步驟①將鋅片完全溶于稍過量的3 mol·L－1稀硫酸發生的反應為Zn + 2H+= Zn2++ H2↑、Fe + 2H+=Fe2++ H2↑，所得溶液中含有雜質離子Fe2+，必須將其除去，結合圖像所給信息Zn2+和Fe2+難以分離，必須先將Fe2+氧化為Fe3+再進行分離，為不引進新的雜質，選用30%H2O2作氧化劑；

（8）分離Zn2+和Fe3+的方法結合圖像可用鹽類水解原理通過調節pH的方法進行除雜，為防止引進雜質可用純ZnO粉末來調節pH，使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀而除去；

（9）因鹽類水解吸熱，H2O2受熱易分解，所以步驟③加熱的主要目的有促進Fe3+水解轉化為沉淀并使過量的H2O2分解除去。