Question

【题目】锌是一种常用金属，冶炼方法有火法和湿法。回答下列问题：

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。

(1)Ga在元素周期表中的位置为___________。

(2)下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是___________(填字母)。

A一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠溶液

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工业上利用锌熔砂(主要含ZnO、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：

已知：Fe的活泼性强于Ni。

(3) ZnFe2O4可以写成ZnO·Fe2O3，写出ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式：___________。

(4)净化Ⅰ工操作分为两步：第一步是将溶液中少量的Fe2+氧化；第二步是控制溶液pH，仅使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______________________。

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

Ⅲ.(6)某化学课外小组拟用废旧电池锌皮(含杂质铁)，结合如图所示信息，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纯锌粉 B纯碳酸钙粉末 C.纯ZnO粉末 D.3mol·L－1的稀硫酸

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 1

【答案】第四周期IIIA族 ACD ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O Fe(OH)3胶粒具有吸附性（或其他合理答案） 使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去 A C 促进Fe3+水解转化为沉淀，并使过量的H2O2分解除去

【解析】

(1)Ga的原子序数为31，位于第四周期第ⅢA族；
(2)镓位于第ⅢA族，位于金属与非金属交界处，与Al具有相似性质，金属性比Al强，以此分析其单质和化合物的性质；

(3)ZnFe2O4可以写成ZnOFe2O3，酸浸时ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁；

(4)根据Fe(OH)3胶粒（沉淀）具有的吸附性进行分析；

(5)锌焙砂中含有CaO、FeO、CuO、NiO等氧化物，反应后溶液中存在铜离子等杂质离子，若没有净化Ⅱ操作，则会导致电解制取的锌含有铜等杂质；

(6)①废旧干电池锌皮(含杂质铁)，将锌片完全溶于稍过量的3mol·L－1稀硫酸，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，为不引进新的杂质，选用30% H2O2作氧化剂；
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；
③因盐类水解为吸热反应，H2O2受热易分解。

(1)Ga的原子序数为31，位于第四周期第ⅢA族，

因此，本题正确答案是：第四周期第ⅢA族；
(2)镓位于第ⅢA族，位于金属与非金属交界处，与Al具有相似性质，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，所以A选项是正确的；
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，所以C选项是正确的；
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，所以D选项是正确的；
因此，本题正确答案是：ACD；

(3)根据信息可知，酸浸时ZnFe2O4会生成两种盐，分别为硫酸锌、硫酸铁，即ZnFe2O4与硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁、水，反应的化学方程式为：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；

因此，本题正确答案是：ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O；

(4)因为Fe(OH)3胶粒具有吸附性，则净化Ⅰ生成的沉淀是由氢氧化铁胶体粒子吸附溶液中的悬浮杂质共同形成；

因此，本题正确答案是：Fe(OH)3胶粒具有吸附性；

(5)加入稀硫酸后生成物中含有硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸镍、硫酸钙，其中硫酸钙微溶于水，净化Ⅰ后除去Fe元素，所以净化Ⅱ中加入Zn的目的是使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去；

因此，本题正确答案是：使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去；

(6)①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3mol·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；
因此，本题正确答案是：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；
因此，本题正确答案是：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；
因此，本题正确答案是：促进Fe3+水解转化为沉淀，并使过量的H2O2分解除去。