Question

6．鋅是一種常用金屬，冶煉方法有火法和濕法．
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，氮化鎵（GaN）是制造LED的重要材料，被譽為第三代半導體材料．
（1）Ga在元素周期表中的位置第四周期第IIIA族．
（2）GaN可由Ga和NH₃在高溫條件下合成，該反應的化學方程式為2Ga+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2GaN+3H₂．
（3）下列有關鎵和鎵的化合物的說法正確的是ACD（填字母序號）．
A．一定條件下，Ga可溶于鹽酸和氫氧化鈉
B．常溫下，Ga可與水劇烈反應放出氫氣
C．Ga₂O₃可由Ga（OH）₃受熱分解得到
D．一定條件下，Ga₂O₃可與NaOH反應生成鹽
II．甲、乙都是二元固體化合物，將32g甲的粉末加入足量濃硝酸并加熱，完全溶解得藍色溶液，向該溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，過濾、洗滌、干燥得沉淀46.6g；濾液中再滴加NaOH溶液，又出現(xiàn)藍色沉淀．含乙的礦石自然界中儲量較多，稱取一定量乙，加入稀鹽酸使其全部溶解，溶液分為A、B兩等份，向A中加入足量氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌、灼燒得紅棕色固體28g，經(jīng)分析乙與紅棕色固體的組成元素相同，向B中加入8.0g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體1.6g．
（1）32g甲在足量濃硝酸中反應轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2N_A；甲在足量氧氣中充分灼燒的化學方程式為Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂
（2）乙的化學式Fe₇O₉；稀硫酸溶解乙的化學方程式為9H₂SO₄+Fe₇O₉=3FeSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+9H₂O
（3）將甲在足量氧氣中充分灼燒的氣體產(chǎn)物通入一定量A溶液中，該反應的離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，設計實驗證明此步反應后的溶液中金屬元素的化合價取反應后的溶液兩份于試管中，向一份中加入酸化的KMnO₄溶液，若褪色，則含有+2價鐵，向另一份中加入KSCN溶液，若出現(xiàn)血紅色溶液，則含有+3價鐵．

Answer 1

分析 I．（1）Ga的原子序數(shù)為31，位于第四周期第ⅢA族；
（2）Ga和NH₃在高溫條件下反應生成GaN和氫氣；
（3）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)；
II．將32g甲的粉末加入足量濃硝酸并加熱，完全溶解得藍色溶液，向該溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，過濾、洗滌、干燥得沉淀46.6g，該沉淀為硫酸鋇，其物質(zhì)的量為：$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，根據(jù)質(zhì)量守恒可知甲中含有0.2molS原子；濾液中再滴加NaOH溶液，又出現(xiàn)藍色沉淀，該藍色沉淀為氫氧化銅，說明甲中含有Cu離子，32g甲中含有銅元素的物質(zhì)的量為：$\frac{32g-32g/mol×0.2mol}{64g/mol}$=0.4mol，則甲的化學式為：Cu₂S；
含乙的礦石自然界中儲量較多，稱取一定量乙，加入稀鹽酸使其全部溶解，溶液分為A、B兩等份，向A中加入足量氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌、灼燒得紅棕色固體28g，該紅棕色固體為Fe₂O₃，氧化鐵含有鐵元素的物質(zhì)的量為額：$\frac{28g}{160g/mol}$×2=0.35mol，可能為鐵離子和亞鐵離子的混合物；經(jīng)分析乙與紅棕色固體的組成元素相同，則乙中含有Fe、O元素；向B中加入8.0g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體1.6g，反應消耗銅的物質(zhì)的量為：$\frac{8.0g-1.6g}{64g/mol}$=0.1mol，根據(jù)反應2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺可知，0.1mol銅完全反應消耗0.2molFe³⁺；所以乙與鹽酸反應生成的為0.2molFe³⁺、0.15molFe²⁺，鐵的平均化合價為：$\frac{0.2mol×3+0.15mol×2}{0.35mol}$=$\frac{18}{7}$，則乙的化學式為：Fe₇O₉，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）Ga的原子序數(shù)為31，位于第四周期第ⅢA族，故答案為：第四周期第ⅢA族；
Ga和NH₃在高溫條件下反應生成GaN和氫氣，反應為2Ga+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2GaN+3H₂，故答案為：2Ga+2NH₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2GaN+3H₂；
（3）鎵位于第ⅢA族，位于金屬與非金屬交界處，與Al具有相似性質(zhì)，則：
A．Al與鹽酸、NaOH均反應，則一定條件下，Ga可溶于鹽酸和氫氧化鈉，故A正確；
B．Al與水常溫不反應，則常溫下，Ga不能與水劇烈反應放出氫氣，故B錯誤；
C．氧化鋁可由氫氧化鋁分解生成，則Ga₂O₃可由Ga（OH）₃受熱分解得到，故C正確；
D．氧化鋁與NaOH反應生成鹽，則一定條件下，Ga₂O₃可與NaOH反應生成鹽，故D正確；
故答案為：ACD
II．將32g甲的粉末加入足量濃硝酸并加熱，完全溶解得藍色溶液，向該溶液中加入足量Ba（NO₃）₂溶液，過濾、洗滌、干燥得沉淀46.6g，該沉淀為硫酸鋇，其物質(zhì)的量為：$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，根據(jù)質(zhì)量守恒可知甲中含有0.2molS原子；濾液中再滴加NaOH溶液，又出現(xiàn)藍色沉淀，該藍色沉淀為氫氧化銅，說明甲中含有Cu離子，32g甲中含有銅元素的物質(zhì)的量為：$\frac{32g-32g/mol×0.2mol}{64g/mol}$=0.4mol，則甲的化學式為：Cu₂S；
含乙的礦石自然界中儲量較多，稱取一定量乙，加入稀鹽酸使其全部溶解，溶液分為A、B兩等份，向A中加入足量氫氧化鈉溶液，過濾、洗滌、灼燒得紅棕色固體28g，該紅棕色固體為Fe₂O₃，氧化鐵含有鐵元素的物質(zhì)的量為額：$\frac{28g}{160g/mol}$×2=0.35mol，可能為鐵離子和亞鐵離子的混合物；經(jīng)分析乙與紅棕色固體的組成元素相同，則乙中含有Fe、O元素；向B中加入8.0g銅粉充分反應后過濾、洗滌、干燥得剩余固體1.6g，反應消耗銅的物質(zhì)的量為：$\frac{8.0g-1.6g}{64g/mol}$=0.1mol，根據(jù)反應2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺可知，0.1mol銅完全反應消耗0.2molFe³⁺；所以乙與鹽酸反應生成的為0.2molFe³⁺、0.15molFe²⁺，鐵的平均化合價為：$\frac{0.2mol×3+0.15mol×2}{0.35mol}$=$\frac{18}{7}$，則乙的化學式為：Fe₇O₉，
（1）甲為Cu₂S，32gCu₂S的物質(zhì)的量為：$\frac{32g}{160g/mol}$=0.2mol，濃硝酸足量，Cu元素從+1轉(zhuǎn)化成+2價、硫元素從-2轉(zhuǎn)化成+6價，則反應中失去電子總物質(zhì)的量為：0.2mol×2×（2-1）+0.2mol×[6-（-2）]=2mol，反應轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為2N_A；甲在足量空氣中灼燒生成氧化銅、二氧化硫氣體，反應的化學方程式為：Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂，
故答案為：2N_A；Cu₂S+2O₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+SO₂；
（2）根據(jù)分析可知，乙的化學式為：Fe₇O₉；稀硫酸與乙反應的化學方程式為：9H₂SO₄+Fe₇O₉=3FeSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+9H₂O，
故答案為：Fe₇O₉；9H₂SO₄+Fe₇O₉=3FeSO₄+2Fe₂（SO₄）₃+9H₂O；
（3）甲在足量氧氣中充分灼燒的氣體產(chǎn)物是二氧化硫，A中含有鐵離子，二氧化硫和鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成亞鐵離子和硫酸根離子，離子方程式為SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，向溶液中加入強氧化劑將亞鐵離子氧化為鐵離子，然后用KSCN檢驗鐵離子，所以其檢驗方法為：取反應后的溶液兩份于試管中，向一份中加入酸化的KMnO₄溶液，若褪色，則含有+2價鐵，向另一份中加入KSCN溶液，若出現(xiàn)血紅色溶液，則含有+3價鐵，
故答案為：SO₂+2Fe³⁺+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；取反應后的溶液兩份于試管中，向一份中加入酸化的KMnO₄溶液，若褪色，則含有+2價鐵，向另一份中加入KSCN溶液，若出現(xiàn)血紅色溶液，則含有+3價鐵．

點評 本題考查無機物推斷及同一主族元素周期律，為高頻考點，側(cè)重考查學生推斷及知識綜合運用能力，明確常見元素化合物性質(zhì)、元素周期律內(nèi)涵是解本題關鍵，難點是II的物質(zhì)推斷，題目難度中等．