Question

10．鋅是一種常用金屬，冶煉方法有火法和濕法．
Ⅰ．鎵（Ga）是火法冶煉鋅過(guò)程中的副產(chǎn)品，鎵與鋁同主族且相鄰，化學(xué)性質(zhì)與鋁相似．氮化鎵（GaN）是制造LED的重要材料，被譽(yù)為第三代半導(dǎo)體材料．
（1）Ga在元素周期表中的位置第四周期第ⅢA族．
（2）GaN可由Ga和NH₃在高溫條件下合成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ga+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2GaN+3H₂．
（3）下列有關(guān)鎵和鎵的化合物的說(shuō)法正確的是ACD（填字母序號(hào)）．
A．一定條件下，Ga可溶于鹽酸和氫氧化鈉
B．常溫下，Ga可與水劇烈反應(yīng)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(yīng)生成鹽
Ⅱ．工業(yè)上利用鋅焙砂（主要含Zn0、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1所示，回答下列問(wèn)題：

已知：Fe的活潑性強(qiáng)于Ni
（4）ZnFe₂O₄可以寫成ZnO•Fe₂O₃，寫出ZnFe₂O₄與H₂SO₄反應(yīng)的化學(xué)方程式ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O．
（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，只使Fe³⁺轉(zhuǎn)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(zhì)，溶液中的懸浮雜質(zhì)被共同沉淀的原因是Fe（OH）₃膠粒具有吸附性．
（6）凈化II中加入Zn的目的是使Cu²⁺、Ni²⁺轉(zhuǎn)化為Cu、Ni而除去．
Ⅲ．（7）某化學(xué)課外小組擬用廢舊電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵），結(jié)合圖2信息從提供的試劑中選取適當(dāng)試劑，制取純凈的ZnSO₄•7H₂O．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①將鋅片完全溶于稍過(guò)量的3mol•L^-1稀硫酸，加入A（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C；
A．純鋅粉B．純碳酸鈣粉末   C．純ZnO粉末   D．3mol•L^-1稀硫酸
③加熱到60℃左右并不斷攪拌；
④趁熱過(guò)濾得ZnSO₄溶液，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥．
其中步驟③加熱的主要目的是促進(jìn)Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀，并使過(guò)量的H₂O₂分解除去．

Answer 1

分析 I．（1）Ga的原子序數(shù)為31，位于第四周期第ⅢA族；
（2）Ga和NH₃在高溫條件下反應(yīng)生成GaN和氫氣；
（3）鎵位于第ⅢA族，位于金屬與非金屬交界處，與Al具有相似性質(zhì)，金屬性比Al強(qiáng)，以此分析其單質(zhì)和化合物的性質(zhì)；
II．（4）ZnFe₂O₄可以寫成ZnO•Fe₂O₃，酸浸時(shí)ZnFe₂O₄會(huì)生成兩種鹽，即ZnFe₂O₄與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅、硫酸鐵；
（5）Fe（OH）₃膠體（沉淀）具有的吸附性；
（6）鋅焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反應(yīng)后溶液中存在Cu²⁺、Ni²⁺，沒(méi)有凈化Ⅱ操作，電解制取的鋅會(huì)含有銅、Ni等雜質(zhì)；
Ⅲ．（7）①?gòu)U舊干電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵），將鋅片完全溶于稍過(guò)量的3 mol•L^-1稀硫酸，所得溶液中含有雜質(zhì)離子Fe²⁺，必須將其除去，結(jié)合圖象所給信息Zn²⁺和Fe²⁺難以分離，必須先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺再進(jìn)行分離，為不引進(jìn)新的雜質(zhì)，選用30%H₂O₂作氧化劑；
②分離Zn²⁺和Fe³⁺，結(jié)合圖象可用鹽類水解原理通過(guò)調(diào)節(jié)pH的方法進(jìn)行除雜；
③因鹽類水解為吸熱反應(yīng)，H₂O₂受熱易分解．

解答 解：Ⅰ．（1）Ga的原子序數(shù)為31，位于第四周期第ⅢA族，故答案為：第四周期第ⅢA族；
（2）Ga和NH₃在高溫條件下反應(yīng)生成GaN和氫氣，反應(yīng)為2Ga+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2GaN+3H₂，故答案為：2Ga+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2GaN+3H₂；
（3）鎵位于第ⅢA族，位于金屬與非金屬交界處，與Al具有相似性質(zhì)，則：
A．Al與鹽酸、NaOH均反應(yīng)，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(yīng)，則常溫下，Ga不能與水劇烈反應(yīng)放出氫氣，故B錯(cuò)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(yīng)生成鹽，則一定條件下，Ga₂O₃可與NaOH反應(yīng)生成鹽，故D正確；
故答案為：ACD；
Ⅱ（4）根據(jù)信息，酸浸時(shí)ZnFe₂O₄會(huì)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(yīng)生成硫酸鋅、硫酸鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O，
故答案為：ZnFe₂O₄+4H₂SO₄═ZnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+4H₂O；
（5）因?yàn)镕e（OH）₃膠粒具有吸附性，則凈化I生成的沉淀中還含有溶液中的懸浮雜質(zhì)，故答案為：Fe（OH）₃膠粒具有吸附性；
（6）CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物溶于酸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為Cu、Ni而除去，
故答案為：使Cu²⁺、Ni²⁺轉(zhuǎn)化為Cu、Ni而除去；
Ⅲ．（7）①據(jù)題意用廢舊干電池鋅皮（含雜質(zhì)鐵）制取純凈的ZnSO₄溶液實(shí)驗(yàn)流程為用硫酸酸溶、除雜．由實(shí)驗(yàn)步驟①將鋅片完全溶于稍過(guò)量的3 mol•L^-1稀硫酸發(fā)生的反應(yīng)為Zn+2H⁺=Zn²⁺+H₂↑、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，所得溶液中含有雜質(zhì)離子Fe²⁺，必須將其除去，結(jié)合圖象所給信息Zn²⁺和Fe²⁺難以分離，必須先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺再進(jìn)行分離，所以要加過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子，
故答案為：A；
②分離Zn²⁺和Fe³⁺，結(jié)合圖象可用鹽類水解原理通過(guò)調(diào)節(jié)pH的方法進(jìn)行除雜，為防止引進(jìn)雜質(zhì)可用純ZnO粉末來(lái)調(diào)節(jié)pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去；
故答案為：C；
③因鹽類水解吸熱，加熱能促進(jìn)三價(jià)鐵離子的水解，H₂O₂受熱易分解，所以步驟③加熱的主要目的有促進(jìn)Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)使過(guò)量的H₂O₂分解除去；
故答案為：促進(jìn)Fe³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀，并使過(guò)量的H₂O₂分解除去．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及元素周期表與元素周期律、化學(xué)工藝流程、物質(zhì)的制備方案、混合物分離提純綜合應(yīng)用、金屬單質(zhì)及化合物的性質(zhì)，屬于拼合型題目，側(cè)重分析與遷移應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．