Question

锌是一种常用金属，镓（Ga）的化合物氮化镓（GaN）是制造LED的重要材料，被誉为第三代半导体材料。

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。

⑴Ga的原子结构示意图为 ___________________。

⑵GaN可由Ga和NH₃在高温条件下制取，该反应的化学方程式                           。

⑶下列有关镓和镓的化合物的说法正确的是____ 。

A．常温下，Ga可与水剧烈反应放出氢气

B．一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠

C．一定条件下，Ga₂O₃可与NaOH反应生成盐

D．Ga₂O₃可由Ga(OH)₃受热分解得到

II．锌的冶炼方法有火法和湿法。工业上利用锌焙砂（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

⑷ZnFe₂O₄可以写成ZnO·Fe₂O₃，ZnFe₂O₄与H₂SO₄反应的化学方程式为                    。

⑸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____________________。

⑹净化II中加入Zn的目的是___________________。

⑺常温下，净化I中，如果要使c(Fe³⁺) < 10^-5 mol/L，则应控制溶液pH的范围为_____________。已知：K_sp[Fe(OH)₃] = 8.0 × 10^-38；lg5 = 0.7

Answer

Ⅰ.（1） ；

（2） 2Ga + 2NH3 2 GaN + 3H2 ；

（3） BCD；Ⅱ.（4）ZnFe2O4 + 4H2SO4ZnSO4 + 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；（7）pH >3.3。

【解析】

试题分析：（1）镓是31号元素，第IIIA族元素，原子结构示意图为：；(2)GaN可由Ga和NH3在高温条件下制取，其反应方程式为：2Ga + 2NH3 2 GaN + 3H2；（3）A、Ga跟铝属于同主族，和铝性质具有相似性，Ga(OH)3不溶于水，因此和水反应不剧烈，故错误；B、根据铝的性质，进行推测，故正确；C、氧化铝表形两性，Ga和Al属于同主族，性质具有相似，故正确；D、氢氧化铝受热分解成氧化铝和水，因此Ga(OH)3受热分解为Ga2O3，故正确；(4)ZnO和硫酸反应生成ZnSO4和水，Fe2O3和硫酸反应生成Fe2(SO4)3和水，因此反应方程式为：ZnFe2O4 + 4H2SO4ZnSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O ；（5）Fe(OH)3胶粒具有吸附性；（6）根据含有杂质以及净化I中沉淀为Fe(OH)3，溶液中含有Cu2＋和Ni2＋，因此加入锌的目的利用锌的金属性强，把Cu和Ni置换出，而除去；（7）假设c(Fe3＋)=10－5mol·L－1，根据Ksp=c(Fe3＋)×c3(OH－)，解得c(OH－)=2×10－11mol·L－1，根据水的离子积，c(H＋)=5×10－4mol·L－1，因此pH=3.3，控制pH的范围是pH>3.3。

考点：考查原子结构示意图、元素周期律、物质的除杂、胶体的性质、溶度积计算、pH的计算等知识。