當(dāng)前位置： 2022年浙江省舟山市高考化學(xué)三模試卷> 試題詳情

綜合利用煉鋅礦渣（主要含鐵酸鎵Ga₂（Fe₂O₄）₃、鐵酸鋅ZnFe₂O₄）獲得3種金屬鹽，并進(jìn)一步利用鎵鹽制備具有優(yōu)異光電性能的氮化鎵（GaN），部分工藝流程如圖。

已知：①常溫下，浸出液中各離子的濃度及其開始形成氫氧化物沉淀的pH如表1。
②金屬離子在工藝條件下的萃取率（進(jìn)入有機(jī)層中金屬離子的百分?jǐn)?shù)）如表2。
表1金屬離子濃度及開始沉淀的pH

金屬離子濃度（mol?L^-1）開始沉淀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

表2金屬離子的萃取率

金屬離子萃取率（%）

Fe²⁺ 0

Fe³⁺ 99

Zn²⁺ 0

Ga³⁺ 97～98.5

（1）Ga₂（Fe₂O₄）₃中Ga的化合價(jià)為
+3
+3
，“浸出”時(shí)其發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
Ga₂（Fe₂O₄）₃+24H⁺=2Ga³⁺+6Fe³⁺+12H₂O
Ga₂（Fe₂O₄）₃+24H⁺=2Ga³⁺+6Fe³⁺+12H₂O
。
（2）濾液1中可回收利用的物質(zhì)是
硫酸鋅
硫酸鋅
，濾餅的主要成分是
Fe（OH）₃、Ga（OH）₃
Fe（OH）₃、Ga（OH）₃
；萃取前加入的固體X為
Fe
Fe
。
（3）Ga與Al同主族，化學(xué)性質(zhì)相似。反萃取后，鎵的存在形式為
NaGaO₂
NaGaO₂
。（填化學(xué)式）
（4）電解過程包括電解反萃取液制粗鎵和粗鎵精煉兩個(gè)步驟。精煉時(shí)，以粗鎵為陽極，以NaOH溶液為電解液，陰極的電極反應(yīng)為
GaO₂^-+3e^-+2H₂O=Ga+4OH^-
GaO₂^-+3e^-+2H₂O=Ga+4OH^-
。
（5）GaN可采用MOCVD（金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積）技術(shù)制得：以合成的三甲基鎵為原料，使其與NH₃發(fā)生系列反應(yīng)得到GaN和另一種產(chǎn)物，該過程的化學(xué)方程式為
Ga（CH₃）₃+NH₃=3CH₄+GaN
Ga（CH₃）₃+NH₃=3CH₄+GaN
。
（6）濾液1中殘余的Ga³⁺的濃度為
3.0×10^-10.2
3.0×10^-10.2
mol?L^-1。（寫出計(jì)算過程）

【考點(diǎn)】物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用．

【答案】+3；Ga₂（Fe₂O₄）₃+24H⁺=2Ga³⁺+6Fe³⁺+12H₂O；硫酸鋅；Fe（OH）₃、Ga（OH）₃；Fe；NaGaO₂；GaO₂^-+3e^-+2H₂O=Ga+4OH^-；Ga（CH₃）₃+NH₃=3CH₄+GaN；3.0×10^-10.2

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：362引用：9難度：0.5

相似題

1．工業(yè)上以含鋅廢水（主要含 Zn²⁺、Fe²⁺、Cd²⁺、Mn²⁺）為原料，通過控制條件逐一除去雜質(zhì)制備氧化鋅的工藝流程如圖：

（1）氧化 1 是為了將 Mn²⁺轉(zhuǎn)化為MnO₂除去，該反應(yīng)的離子方程式是

（2）除鐵后得到的 Fe（OH）₃ 可用KClO溶液在堿性環(huán)境將其氧化得到多功能水處理劑K₂FeO₄，該反應(yīng)的離子方程式是

（3）濾渣 2 的主要成分為

（填化學(xué)式）
（4）濾液中的主要溶質(zhì)可直接用作氮肥，其化學(xué)式是

．
（5）氧化 2過程中需調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，若溶液中Cd²⁺的濃度為0.72mol?L^-1，要求溶液中殘留鐵的濃度小于2.6×10^-6 mol?L^-1，則應(yīng)調(diào)節(jié) pH的范圍為

．[已知：K_sp（Fe（OH）₃）=2.6×10^-39，K_sp（Cd（OH）₂）=7.2×10^-15]
（6）碳化在 50℃進(jìn)行得到[ZnCO₃?2Zn（OH）₂?H₂O]，碳化時(shí)所用 NH₄HCO₃ 的實(shí)際用量為理論用量的 1.1 倍，主要原因是：使 Zn²⁺充分沉淀、

．
發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：29引用：2難度：0.5
解析
2．自然界中銅礦石的主要成分是FeCuS₂，還含有少量SiO₂。以該銅礦石為原料制備膽礬和鐵氧化物的工藝流程如圖所示：

已知：①K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，K_sp[Fe（OH）₂]=4.9×10^-17，K_sp[Fe（OH）₃]=2.8×10^-39，lg0.28≈-0.6；
②當(dāng)溶液中的金屬離子濃度c（Mⁿ⁺）≤1.0×10^-5mol?L^-1時(shí)，視為該離子沉淀完全。
回答下列問題：
（1）銅礦石粉化的目的是

。
（2）濾渣Ⅰ的成分是

（填化學(xué)式）；膽礬的化學(xué)式為

。
（3）試劑A選用H₂O₂溶液，觀察到氧化過程中氣泡逐漸增多且消耗的H₂O₂溶液總是比理論用量要多，其原因可能是

。
（4）方案二中，粉化后煅燒過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。
（5）加入的試劑B若為氧化銅，氧化銅參與反應(yīng)的離子方程式為

。
（6）假設(shè)氧化后的溶液中c（Cu²⁺）=0.22mol?L^-1，調(diào)節(jié)pH值的范圍為

。
發(fā)布：2024/11/12 8:0:1組卷：39引用：2難度：0.3
解析

3．“海綿鎳鋁催化劑”是一種多孔的鎳鋁合金，常用作有機(jī)催化劑．現(xiàn)以某粗鎳（含Ni、Fe、Cu及難與酸、堿溶液反應(yīng)的不溶性雜質(zhì)）為原料制取該催化劑，主要流程如圖

：25℃時(shí)，以0.1mol/L金屬離子測定得到如表數(shù)據(jù)：

物質(zhì) CuS Cu（OH）₂ Ni（OH）₂ NiS Fe（OH）₃

K_sp 6×10^-36 3×10^-19

pH 開始沉淀 4.7 7.2 1.9

沉淀完全 6.7 9.2 3.2

根據(jù)信息回答：
（1）步驟①常用熱濃硫酸進(jìn)行酸浸，寫出酸浸時(shí)金屬鎳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

．
（2）酸浸過程應(yīng)控制酸的濃度、溫度等條件，如圖是鎳的浸出率與溫度的關(guān)系，溫度高于100℃時(shí)，Ni²⁺浸出率降低的原因可能是

．

（3）濾液l中含有0.8mol/LNi²⁺、0.1mol/LFe³⁺、0.1mol/LCu²⁺，步驟②的連續(xù)操作過程需要先分離出鐵元素、銅元素，再制得鎳硫化合物．為達(dá)到此目的，應(yīng)先加NaOH將溶液調(diào)節(jié)至

（填pH的取值范圍）；再加_

（選填最佳試劑的序號(hào)）．當(dāng)溶液中Ni²⁺開始形成NiS時(shí)，c（Cu²⁺）

．（忽略溶液體積變化）
A．硝酸 B．氨水 C．A1₂S₃ D．H₂S
（4）步驟③生成的Ni（CO）₄中碳的化合價(jià)與KCN中碳的化合價(jià)相同，則Ni（CO）₄中Ni的化合價(jià)為

；工業(yè)上也常用NaClO氧化NiSO₄，將制得的NiOOH熱分解后進(jìn)行還原得到Ni.ClO^-在堿性條件下氧化Ni²⁺生成NiOOH的離子方程式為

．
（5）步驟⑥的目的是降低鋁含量、獲得多孔狀的“海綿鎳鋁催化劑”，從而增強(qiáng)對氫氣的吸附性，步驟⑥的離子方程式為

．

發(fā)布：2024/11/15 8:0:2組卷：36引用：1難度：0.5

解析

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金屬離子	濃度（mol?L^-1）	開始沉淀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

金屬離子	萃取率（%）
Fe²⁺	0
Fe³⁺	99
Zn²⁺	0
Ga³⁺	97～98.5

物質(zhì)		CuS	Cu（OH）₂	Ni（OH）₂	NiS	Fe（OH）₃
K_sp		6×10^-36			3×10^-19
pH	開始沉淀		4.7	7.2		1.9
pH	沉淀完全		6.7	9.2		3.2