解答题-工业流程题 较难0.4 引用2 组卷170
工业上利用炼锌矿渣[含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4等铁的化合物]获得3种金属盐,并进一步制备半导体材料氮化镓GaN,部分工艺流程如图:
已知:
①常温下,浸出液中各离子形成氢氧化物沉淀的pH和金属离子在该工艺条件下的萃取率见表;
②镓的化学性质与铝相似;
③当某离子浓度≤10-5mol·L-1时认为沉淀完全。
请回答:
(1)Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为_______ , 浸取前需对矿渣粉碎的目的是_______ 。
(2)“浸出”后①中加入H2O2的离子方程式为_______ 。
(3)处理浸出液时,调节pH至5.4的目的是_______ 。
(4)萃取前,加入的固体X为_______ (填化学式)。
(5)反萃取后,镓元素的存在形式为_______ (填化学式)。
(6)GaN可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得:以“合成”步骤中产生的三甲基镓[Ga(CH3)3]为原料,使其与NH3发生反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为_______ 。
(7)滤液1中残留的镓离子的浓度为_______ mol·L-l。
已知:
①常温下,浸出液中各离子形成氢氧化物沉淀的pH和金属离子在该工艺条件下的萃取率见表;
金属离子 | Fe2+ | Fe3+ | Zn2+ | Ga3+ |
开始沉淀pH | 8.0 | 1.7 | 5.5 | 3.0 |
沉淀完全pH | 9.6 | 3.2 | 8.0 | 4.8 |
萃取率(%) | 0 | 99 | 0 | 97~98.5 |
③当某离子浓度≤10-5mol·L-1时认为沉淀完全。
请回答:
(1)Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为
(2)“浸出”后①中加入H2O2的离子方程式为
(3)处理浸出液时,调节pH至5.4的目的是
(4)萃取前,加入的固体X为
(5)反萃取后,镓元素的存在形式为
(6)GaN可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得:以“合成”步骤中产生的三甲基镓[Ga(CH3)3]为原料,使其与NH3发生反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为
(7)滤液1中残留的镓离子的浓度为
2023·江西·二模
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炼锌矿渣,主要含有铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4,它们都为易溶于水的强电解质,综合利用可获得3种金属盐,并进一步处理镓盐,可制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN),部分工艺流程如下:
已知:①常温下,浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1:金属离子浓度及开始沉淀的pH
表2:金属离子的萃取率
(1)Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为___________ ,“浸出”时其发生反应的主要离子方程式___________ 。
(2)滤液1中可回收利用的物质是___________ ,滤饼的主要成分是___________ ;萃取前加入的固体X为___________ 。
(3)Ga与Al同主族,化学性质相似。反萃取后,溶液中镓的存在形式为___________ (填化学式)。
(4)GaN可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得:以合成的Ga(CH3)3为原料,使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为___________ 。
(5)滤液1中残余的Ga3+的浓度为___________ mol·L-1。
已知:①常温下,浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1:金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子 | 浓度(mol·L-1) | 开始沉淀pH | 完全沉淀pH |
Fe2+ | 1.0×10—3 | 8.0 | 0 |
Fe3+ | 4.0×10—2 | 1.7 | 3.2 |
Zn2+ | 1.5 | 5.5 | 7.5 |
Ga3+ | 3.0×10—3 | 3.0 |
表2:金属离子的萃取率
金属离子 | 萃取率(%) |
Fe2+ | 0 |
Fe3+ | 99 |
Zn2+ | 0 |
Ga3+ | 97—98.5 |
(1)Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为
(2)滤液1中可回收利用的物质是
(3)Ga与Al同主族,化学性质相似。反萃取后,溶液中镓的存在形式为
(4)GaN可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得:以合成的Ga(CH3)3为原料,使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为
(5)滤液1中残余的Ga3+的浓度为
综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐,并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN),部分工艺流程如图。
已知:①常温下,浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH如表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)如表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
表2金属离子的萃取率
(1)Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为_____ ,“浸出”后的①中加入H2O2时发生的离子方程式为_____ 。
(2)滤液1中可回收利用的物质是_____ ,滤饼的主要成分是_____ ;萃取前加入的固体X为_____ 。
(3)Ga与Al同主族,化学性质相似。反萃取后,镓的存在形式为_____ 。(填化学式)
(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时,以粗镓为阳极,以NaOH溶液为电解液,阴极的电极反应为_____ 。
(5)GaN可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得:以合成的三甲基镓为原料,使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为______ 。
(6)滤液1中残余的Ga3+的浓度为_____ mol•L-1。
已知:①常温下,浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH如表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)如表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子 | 浓度(mol•L-1) | 开始沉淀pH |
Fe2+ | 1.0×10-3 | 8.0 |
Fe3+ | 4.0×10-2 | 1.7 |
Zn2+ | 1.5 | 5.5 |
Ga3+ | 3.0×10-3 | 3.0 |
金属离子 | 萃取率(%) |
Fe2+ | 0 |
Fe3+ | 99 |
Zn2+ | 0 |
Ga3+ | 97~98.5 |
(2)滤液1中可回收利用的物质是
(3)Ga与Al同主族,化学性质相似。反萃取后,镓的存在形式为
(4)电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时,以粗镓为阳极,以NaOH溶液为电解液,阴极的电极反应为
(5)GaN可采用MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术制得:以合成的三甲基镓为原料,使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为
(6)滤液1中残余的Ga3+的浓度为
综合利用炼锌矿渣[主要含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4]可获得3种金属盐,并进一步利用镓盐制备具有优异光电性能的氮化镓(GaN),部分工艺流程如下:
已知:①常温下,浸出液中各离子的浓度及开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中的金属离子百分数)见表2。
表1 金属离子浓度及开始沉淀的pH
表2金属离子的萃取率
(1)Ga2(Fe2O4)3中Fe的化合价为______ ,“操作1”为______ 。
(2)“滤液1”中可回收利用的物质是______ 。“滤饼”的主要成分是______ 。“萃取”前加入的固体X为______ 。
(3)Ga与Al同主族,化学性质相似。“反萃取”后,镓的存在形式为______ (填化学式)。
(4)GaN可采用“MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术”制得:以合成的三甲基镓[Ga(CH3)3]为原料,在一定条件下使其与NH3发生反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为______ 。
(5)下图可表示氮化镓与铜组装成的人工光合系统的工作原理。H+向______ (填“左”或“右”)池移动;铜电极上发生反应的电极反应式为______ 。
已知:①常温下,浸出液中各离子的浓度及开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中的金属离子百分数)见表2。
表1 金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子 | 浓度/mol·L-1) | 开始沉淀的pH |
Fe2+ | 1.0×10-3 | 8.0 |
Fe3+ | 4.0×10-2 | 1.7 |
Zn2+ | 1.5 | 5.5 |
Ga3+ | 3.0×10-3 | 3.0 |
表2金属离子的萃取率
金属离子 | 萃取率/% |
Fe2+ | 0 |
Fe3+ | 99 |
Z2+ | 0 |
Ga3+ | 97~98.5 |
(1)Ga2(Fe2O4)3中Fe的化合价为
(2)“滤液1”中可回收利用的物质是
(3)Ga与Al同主族,化学性质相似。“反萃取”后,镓的存在形式为
(4)GaN可采用“MOCVD(金属有机物化学气相淀积)技术”制得:以合成的三甲基镓[Ga(CH3)3]为原料,在一定条件下使其与NH3发生反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为
(5)下图可表示氮化镓与铜组装成的人工光合系统的工作原理。H+向
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