Question

锌是一种常用金属，冶炼方法有火法和湿法。

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．氮化镓（GaN）是制造LED的重要材料，被誉为第三代半导体材料。

（1）Ga在元素周期表中的位置________________________。

（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_______________（填字母序号）。

A．一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠

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Zn0、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，回答下列问题：

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，只使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），结合下图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

Ⅰ（1）第四周期第ⅢA族（2）2Ga+2NH32GaN+3H2 （3）ACD

Ⅱ（4）ZnFe2O4+4H2SO4═ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O（5）Fe（OH）3胶粒具有吸附性

（6）：使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去

Ⅲ（7）①A ②C ③促进Fe3+水解转化为沉淀，并使过量的H2O2分解除去

【解析】

试题分析：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+2NH32GaN+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Fe(OH)3胶粒具有吸附性，则净化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。

Ⅲ①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，结合图象所给信息Zn2+和Fe2+难以分离，必须先将Fe2+氧化为Fe3+再进行分离，所以要加过氧化氢氧化亚铁离子；故答案为：A；②分离Zn2+和Fe3+的方法结合图象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；故答案为：C；③因盐类水解吸热，加热能促进三价铁离子的水解，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，同时使过量的H2O2分解除去。

【考点定位】考查较综合，涉及混合物分离提纯综合应用及金属单质及化合物的性质，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应为解答的关键。

【名师点晴】本题主要是考查学生对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、氧化还原反应理论，明确实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力。设计实验方案时，要注意用最少的药品和最简单的方法；关于对实验设计方案的评价，要在两个方面考虑，一是方案是否可行，能否达到实验目的；二是设计的方法进行比较，哪种方法更简便。

基本思路：

基本步骤：

（1）认真审题，明确实验目的，找出实验原理。

（2）根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装置和操作步骤。

（3）准确地记录实验过程中的实验现象和数据，并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正确的结论