Question

【題目】Ⅰ．鎵(Ga)位于周期表的第四周期，與Al同主族，主要存在Ga3+、GaO2-兩種離子形式，被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)。

（1）用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，需要的試劑還有__________________。

a．KClO3 b. KCl c. MnO2 d. Mg

（2）半導(dǎo)體材料氮化鎵由Ga與NH3在一定條件下發(fā)生置換反應(yīng)生成。該過程每生成1molGaN(s)放出熱量15.4kJ。鎵在周期表中的序號(hào)_____________，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________________。

（3）工業(yè)上用電解法精煉鎵。具體原理如圖所示，已知：金屬的活動(dòng)性Zn>Ga>Fe>Cu

①電解精煉鎵一段時(shí)間后形成的陽極泥主要有______________

②已知精煉時(shí)陰極反應(yīng)：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH- 。陽極的電極反應(yīng)方程式：___________________________________；

Ⅱ．用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下：

（4）步驟I溫度不能過高。因?yàn)椋?/span>_______________________________。

（5）步驟II中發(fā)生反應(yīng)4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O＝2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，生成的硝酸又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2。

寫出后者反應(yīng)的離子方程式______________________________________。

（6）上述生產(chǎn)流程中，能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是______________________ 。

Answer 1

【答案】 ad 31 2Ga(s)+ 2NH3(g) ＝2GaN(s)+3H2(g) △H＝-30.8kJ/mol Fe和Cu Ga-3e-+4OH-=GaO2-+2H2O 溫度過高硝酸會(huì)分解 4Fe＋10H+ + NO3-＝4 Fe2+＋NH4+＋3H2O 氮氧化物排放少

【解析】（1）做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)需使用Mg和KClO3作引燃劑，ad正確；正確選項(xiàng)ad。

（2）鎵位于元素周期表中第四周期，與鋁同主族，原子序數(shù)為13+18=31；Ga與NH3在一定條件下發(fā)生置換反應(yīng)生成氮化鎵和氫氣，生成1molGaN(s)放出熱量15.4kJ，所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2Ga(s)+ 2NH3(g) ＝2GaN(s)+3H2(g) △H＝ -30.8kJ/mol；正確答案：31；2Ga(s)+ 2NH3(g) ＝2GaN(s)+3H2(g) △H＝ -30.8kJ/mol。

（3）①根據(jù)金屬的活動(dòng)性Zn>Ga>Fe>Cu，鋅先失電子變?yōu)殡x子，然后Ga失電子，變?yōu)殡x子；等Ga反應(yīng)完全后，剩余的鐵和銅就落在陽極底部，形成陽極泥；正確答案：Fe和Cu。

②粗鎵做陽極，在陽極失電子，在堿性環(huán)境下生成GaO2-，電極反應(yīng)方程式：Ga-3e-+4OH-=GaO2-+2H2O；正確答案：Ga-3e-+4OH-=GaO2-+2H2O。

Ⅱ．（4）硝酸具有不穩(wěn)定性，受熱后易發(fā)生分解，因此步驟I溫度不能過高；正確答案：溫度過高硝酸會(huì)分解。

（5）根據(jù)流程可知，鐵與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸亞鐵和硝酸銨，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe＋10H++NO3-＝4 Fe2+＋NH4+＋3H2O；正確答案：4Fe＋10H+ + NO3-＝4 Fe2+＋NH4+＋3H2O。

（6）硝酸中氮元素的還原產(chǎn)物為硝酸銨，氮氧化物排放少，對(duì)環(huán)境污染較小；正確答案：氮氧化物排放少。