题目内容

【题目】镓是制作高性能半导体的重要原料。在工业上经常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知锌矿渣中含有Zn、Fe、Pb、Ga以及二氧化硅等,目前综合利用锌矿渣的流程如下:

已知:①Ga性质与铝相似。

②lg2=0.3,lg3=0.48。

③如下表所示。

Zn(OH)2

Ga(OH)3

Fe(OH)2

Fe(OH)3

Ksp

1.6×10-17

2.7×10-31

8×10-16

2.8×10-39

(1)写出Ga的原子结构示意图______________________________。

(2)滤渣1的成分为________________________。

(3)加入H2O2的目的( 用离子方程式和适当语言回答) ____________________________________。

(4)室温条件下,若浸出液中各种阳离子的浓度均为0.01mo/L且某种离子浓度小于1×10-5 mol/L即认为该离子已完全除去,问操作B调节pH的范围是________________________。

(5)操作C中,需要加入氢氧化钠溶液,其目的是_____________________ (用离子方程式解释);能否用氨水代替NaOH溶液,为什么? ________________________;如何检测Fe(OH)3洗涤干净? ________________________。

(6)在工业上,经常用电解NaGaO2溶液的方法生产Ga,写出阴极的电极反应方程式:____________________________________。

【答案】 SiO2 PbSO4 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,防止生成Fe(OH)2 5.48≤pH<.6.6 Ga(OH)3+OH-=CaO2-+2H2O 不能,因为NH3·H2O 为弱碱,与Ga(OH)3不反应 取最后一次洗涤的滤液,用pH试纸测试pH值,若为中性则洗涤干净 GaO2 -+2H2O+3e-=Ga+4OH-

【解析】试题分析:本题以锌矿渣的综合利用流程为载体,考查流程的分析、原子结构示意图和离子方程式的书写、溶度积的计算和溶液pH的控制、电解原理。Ga的性质与Al相似,锌矿渣中加入H2SO4,充分反应,其中Zn、Fe、Ga转化为可溶于水的ZnSO4、FeSO4、Ga2(SO4)3,Pb转化成难溶于水的PbSO4,SiO2与H2SO4不反应,经过滤得到的滤渣1中成分为PbSO4、SiO2;向浸出液中加入H2O2,H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,然后调节溶液的pH使Fe3+、Ga3+转化为氢氧化物沉淀与Zn2+分离;滤渣2的成分为Fe(OH)3和Ga(OH)3,根据图示应向滤渣2中加入NaOH使Ga(OH)3溶解转化为NaGaO2。

(1)Ga位于元素周期表中第四周期IIIA族,原子序数为31,Ga的原子结构示意图为。

(2)根据上述分析,滤渣1的成分为SiO2、PbSO4。

(3)Fe2+具有还原性,H2O2将Fe2+氧化成Fe3+,加入H2O2的目的是:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O2,防止生成Fe(OH)2沉淀。

(4)操作B调节pH的目的是:将Fe3+、Ga3+完全转化为氢氧化物沉淀,Zn2+不形成Zn(OH)2沉淀。Ga(OH)3、Fe(OH)3属于同种类型且Ksp[Ga(OH)3] Ksp[Fe(OH)3],Ga3+完全沉淀时Fe3+已经完全沉淀,Ga3+完全沉淀时c(Ga3+)110-5mol/L,c(OH-)===310-9mol/L,c(H+)=10-5mol/L,pH=-lgc(H+)=-lg10-5=5.48;Zn2+开始沉淀时,c(OH-)===410-8mol/L,c(H+)=10-6mol/L,pH=-lgc(H+)=-lg10-6=6.6;操作B调节的pH范围是:5.48pH6.6。

(5)根据流程,操作C中加入NaOH溶液的目的是:将Ga(OH)3溶解转化为NaGaO2,联想Al(OH)3与NaOH的反应,反应的离子方程式为Ga(OH)3+OH-=GaO2-+2H2O。不能用氨水代替NaOH溶液,原因是:NH3·H2O为弱碱,氨水与Ga(OH)3不反应。根据流程,Fe(OH)3沉淀上吸附的离子有Na+、OH-、GaO2- 等,检验Fe(OH)3洗涤干净只要检验最后的洗涤液中不含OH- 即可,检验Fe(OH)3洗涤干净的操作是:取最后一次洗涤的滤液,用pH试纸测试pH值,若为中性则洗涤干净。

(6)电解NaGaO2溶液生产Ga,Ga元素的化合价由+3价降为0价,GaO2- 转化为Ga为还原反应,电解时还原反应在阴极发生,阴极的电极反应式为:GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-。

练习册系列答案
相关题目

【题目】三氯氧磷(POCl3)可用作有机合成的氯化剂和催化剂。

已知:①KSCN+AgNO3=AgSCN↓+KNO3;

②Ksp(AgCl) > Ksp(AgSCN);

③磷酸银可溶于硝酸;

④PCl3和POCl3的相关信息如下表:

物质

熔点/℃

沸点/℃

相对分子质量

性质

PCl3

-111.8

74.2

137.5

均为无色液体,遇水均剧烈水解,生成含氧酸和氯化氢,两者互溶。

POCl3

2.0

105.3

153.5

实验室制取POCl3并测定产品纯度的实验过程如下:

Ⅰ.制备POCl3可用氧气氧化液态PCl3的方法。实验装置(加热及夹持装置省略)如下:

(1)装置C中盛装PCl3的仪器名称为_______________________;氧气氧化PCl3的化学方程式为_______________________________。

(2)仪器组装完成后,检查装置B气密性的方法是_______________________________。

(3)装置B的作用有________________________________(回答两点)。

(4)装置C的反应温度控制在60-65℃之间,原因是____________________________________。

Ⅱ.测定产品中POCl3纯度的实验步骤:

①实验Ⅰ结束后,待反应器中液体冷却到室温,准确称取1.3300 g的POCl3粗产品(杂质不含氯元素),置于盛有50.00mL蒸馏水的烧杯中摇动至完全水解,将水解液配成100.00mL溶液;

②取10.00mL溶液于锥形瓶中,加入30.00mL0.1200mol·L-1AgNO3标准溶液;

③加入少量硝基苯,用力摇动,静置;

④加入指示剂,用0.1000 mol·L-1KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,到达终点时共用去12.00mLKSCN溶液。

(5)滴定过程中选择的指示剂为___________溶液。

(6)步骤③的目的是___________________________________________________。

(7)测得产品中POCl3的纯度为__________%。

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网