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。

（1）Ga的原子结构示意图为___________________；

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

（3）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：

已知：Fe的活泼性强于Ni

（4）ZnFe₂O₄可以写成ZnO·Fe₂O₃，ZnFe₂O₄与H₂SO₄反应的化学方程式为____         _。

（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_______________________。

（7）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）（1分）

（2）2Ga+2NH32GaN+3H2（3）BCD

Ⅱ.（4）ZnFe2O4+4H2SO4＝ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O

（5）Fe(OH)3胶粒具有吸附性,（2分）

（6）使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去（2分）；（7）pH>3.3（2分）

【解析】

试题分析：Ⅰ（1）镓的质子数为31，所以原子结构示意图为；

（2）根据元素守恒和氧化还原反应原理，GaN可由Ga和NH3在高温条件下合成，所以反应物为Ga和NH3，生成物为GaN 和H2，则该反应的化学方程式为：2Ga + 2NH32GaN + 3H2。

（3）A、常温下，铝不能与水反应，镓的化学性质与铝相似，所以Ga不能与水剧烈反应放出氢气，A错误；B、根据题目信息，镓的化学性质与铝相似，所以一定条件下，Ga可溶于盐酸和氢氧化钠，B正确；C、与Al2O3的性质相似，一定条件下，Ga2O3可与NaOH反应生成盐，C正确；D、Al(OH)3受热分解生成Al2O3和H2O，所以Ga2O3可由Ga(OH)3受热分解得到，D正确。答案选BCD；

Ⅱ（4）ZnFe2O4可以写成ZnO·Fe2O3，与H2SO4反应生成ZnSO4、Fe2(SO4)3和H2O，所以化学方程式为：ZnFe2O4 + 4H2SO4＝ZnSO4 + Fe2(SO4)3 +4H2O。

（5）Fe(OH)3胶粒比表面积大，具有吸附性，可使溶液中的悬浮杂质被共同沉淀。

（6）净化I后的溶液含有Cu2+、Ni2+，Zn的活泼性大于Cu和Ni，所以加入Zn后能使Cu2+、Ni2+转化为Cu、Ni而除去。

（7）根据Ksp[Fe(OH)3]，c(Fe3+)＝10-5 mol•L‾1时，c3（OH‾）＝Ksp[Fe(OH)3]/c(Fe3+)，带入数据解得c（OH‾）＝2.0×10-11mol/L；pH为3.3，所以要使c(Fe3+)＜10-5 mol/L，则应控制溶液pH的范围为pH＞3.3。

考点：考查化学流程的分析、物质的性质及应用、化学方程式的书写、Ksp的计算