Question

【題目】鋅是一種常用金屬，冶煉方法有火法和濕法�；卮鹣铝袉栴}：

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

(1)Ga在元素周期表中的位置為___________。

(2)下列有關(guān)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(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)上利用鋅熔砂(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。

(3) ZnFe2O4可以寫成ZnO·Fe2O3，寫出ZnFe2O4與H2SO4反應(yīng)的化學方程式：___________。

(4)凈化Ⅰ工操作分為兩步：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(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______________________。

(5)凈化Ⅱ中加入Zn的目的是______________________。

Ⅲ.(6)某化學課外小組擬用廢舊電池鋅皮(含雜質(zhì)鐵)，結(jié)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___________(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(fā)濃縮、冷卻結(jié)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 ACD ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O Fe(OH)3膠粒具有吸附性（或其他合理答案） 使Cu2+、Ni2+轉(zhuǎn)化為Cu、Ni而除去 A C 促進Fe3+水解轉(zhuǎn)化為沉淀，并使過量的H2O2分解除去

【解析】

(1)Ga的原子序數(shù)為31，位于第四周期第ⅢA族；
(2)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，以此分析其單質(zhì)和化合物的性質(zhì)；

(3)ZnFe2O4可以寫成ZnOFe2O3，酸浸時ZnFe2O4與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋅、硫酸鐵；

(4)根據(jù)Fe(OH)3膠粒（沉淀）具有的吸附性進行分析；

(5)鋅焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反應(yīng)后溶液中存在銅離子等雜質(zhì)離子，若沒有凈化Ⅱ操作，則會導致電解制取的鋅含有銅等雜質(zhì)；

(6)①廢舊干電池鋅皮(含雜質(zhì)鐵)，將鋅片完全溶于稍過量的3mol·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+再進行分離，為不引進新的雜質(zhì)，選用30% H2O2作氧化劑；
②分離Zn2+和Fe3+的方法結(jié)合圖象可用鹽類水解原理通過調(diào)節(jié)pH的方法進行除雜；
③因鹽類水解為吸熱反應(yīng)，H2O2受熱易分解。

(1)Ga的原子序數(shù)為31，位于第四周期第ⅢA族，

因此，本題正確答案是：第四周期第ⅢA族；
(2)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，所以A選項是正確的；
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，所以C選項是正確的；
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，所以D選項是正確的；
因此，本題正確答案是：ACD；

(3)根據(jù)信息可知，酸浸時ZnFe2O4會生成兩種鹽，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、水，反應(yīng)的化學方程式為：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；

因此，本題正確答案是：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；

(4)因為Fe(OH)3膠粒具有吸附性，則凈化Ⅰ生成的沉淀是由氫氧化鐵膠體粒子吸附溶液中的懸浮雜質(zhì)共同形成；

因此，本題正確答案是：Fe(OH)3膠粒具有吸附性；

(5)加入稀硫酸后生成物中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋅、硫酸銅、硫酸鎳、硫酸鈣，其中硫酸鈣微溶于水，凈化Ⅰ后除去Fe元素，所以凈化Ⅱ中加入Zn的目的是使Cu2+、Ni2+轉(zhuǎn)化為Cu、Ni而除去；

因此，本題正確答案是：使Cu2+、Ni2+轉(zhuǎn)化為Cu、Ni而除去；

(6)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3mol·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+再進行分離，所以要加過氧化氫氧化亞鐵離子；
因此，本題正確答案是：A；
(2)分離Zn2+和Fe3+的方法結(jié)合圖象可用鹽類水解原理通過調(diào)節(jié)pH的方法進行除雜，為防止引進雜質(zhì)可用純ZnO粉末來調(diào)節(jié)pH，使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去；
因此，本題正確答案是：C；
(3)因鹽類水解吸熱,加熱能促進三價鐵離子的水解，H2O2受熱易分解，所以步驟③加熱的主要目的有促進Fe3+水解轉(zhuǎn)化為沉淀，同時使過量的H2O2分解除去；
因此，本題正確答案是：促進Fe3+水解轉(zhuǎn)化為沉淀，并使過量的H2O2分解除去。