精练08 化学工艺流程常考元素：镓-备战2025年高考【化学工艺流程】考点剖析+对点精练（全国通用）

精练08 化学工艺流程常考元素：镓 1．（2024·广西贺州·一模）镓()与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示。下列推断不合理的是 A．向溶液中逐滴加入足量稀氨水，先生成沉淀，后沉淀溶解 B．向和溶液中通入适量二氧化碳后得到氢氧化铝沉淀，可知酸性： C．金属镓可以与溶液反应生成和 D．步骤二中不能通入过量的的理由是 【答案】A 【分析】镓(Ga)与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图，分析可知氧化铝和氧化镓都可以与氢氧化钠溶液反应生成盐，并且二氧化碳可以制取氢氧化铝，却无法与偏镓酸钠反应，可实现铝和镓的分离。 A．镓()与铝同主族，曾被称为“类铝”，则其氢氧化物不会溶与弱碱氨水，向GaCl3溶液中逐滴加入足量氨水，有Ga(OH)3沉淀生成，沉淀不溶解，A错误； B．适量二氧化碳可以制取氢氧化铝，却无法与Na[Ga(OH)4]反应，说明酸性氢氧化铝比氢氧化镓弱，，B正确； C．铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，所以金属镓也可以与NaOH溶液反应生成和氢气，C正确； D．碳酸溶液为酸性，所以步骤二中不能通入过量的是因为会发生反应生成Ga(OH)3沉淀， ，D正确； 故选A。 2．（2024·山东德州·二模）以含镓废料［主要成分为］制备半导体材料GaN的工艺流程如下。已知：Ga和Al的性质相似。下列说法错误的是 A．“操作X”需使用蒸发皿、玻璃棒、酒精灯 B．可用溶液检验气体a中的 C．“加热脱水”可用HCl气体代替 D．“合成”产生的气体b可循环利用 【答案】B 【分析】镓废料加盐酸酸溶后，生成GaCl3，蒸发浓缩、冷却结晶得GaCl3﹒nH2O，含结晶水，在SOCl2的存在下进行加热脱水得无水GaCl3，无水GaCl3与氨气反应得GaN，据此回答。 A．“操作X”为蒸发浓缩、冷却结晶，需使用蒸发皿、玻璃棒、酒精灯，A正确； B．由于气体不能与反应生成白色沉淀，故不可用溶液检验气体a中的，B错误； C．“加热脱水”时的作用是与水反应，生成二氧化硫和氯化氢，从而抑制的水解，故可用HCl气体代替，C正确； D．“合成”产生的气体b为HCl，溶于水后得到盐酸，可在酸溶处循环利用，D正确； 故选B。 3．（2024·吉林白山·二模）以含镓废料［主要成分为］为原料制备半导体材料的工艺如图所示。已知：和的性质相似。下列叙述错误的是 A．操作不宜温度过高 B．用固体可替代“脱水”中的 C．用酸性溶液可检验“脱水”产生的气体含 D．不能用如图装置吸收“合成”中尾气 【答案】C 【分析】镓废料加盐酸酸溶后，生成GaCl3，蒸发结晶得GaCl3﹒H2O，含结晶水，在SOCl2的存在下进行脱水得无水GaCl3，无水GaCl3与氨气反应得GaN。 A．操作是析出的步骤，易水解，温度过高易生成，A项正确； B．亚硫酰氯与水反应生成和，“脱水”中总反应为，抑制水解，氯化铵固体受热分解产生氯化氢，也能抑制氯化镓水解，可以用氯化铵替代亚硫酰氯，达到相同目的，B项正确； C．“脱水”中产生的气体含、，二者都能还原酸性高锰酸钾溶液使其褪色，应用品红溶液检验，C项错误； D．“合成”中反应为，尾气含和，而和均易溶于水，直接通入水中易引起倒吸，应考虑防倒吸措施，D项正确； 本题选C。 4．（2024·安徽·模拟预测）我国最新型055型万吨驱逐舰上使用了最新一代国产有源相控阵雷达，采用了最先进的氮化镓()半导体技术。某工厂利用铝土矿(主要成分为、、)为原料制备的流程如下图所示。已知镓与铝同主族，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物，能与强酸、强碱溶液反应，为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．可以通过粉碎铝土矿、搅拌等方法提高“碱溶”效率 B．由过程②、③可知，的酸性比强 C．已知，与足量反应，转移电子数为 D．滤渣1是，生成滤渣2的离子方程式可能为 【答案】C 【分析】以铝土矿(主要成分为、、)为原料，制备，流程主线以为主元素，、作为杂质被除去，加入溶液“碱浸”铝土矿，不反应，过滤以滤渣1被除去，、与碱反应进入滤液1中，以、形式存在，通入适量生成沉淀，过滤为滤渣2除去，通入过量生成沉淀，最终转化为。 A．粉碎铝土矿、搅拌，可以增大反应物接触面积，提高反应速率的同时提高铝土矿的利用率，A正确； B．、与碱反应，分别以、的形式存在于滤液1中，过程②与适量反应生成沉淀，过程③与过量反应生成沉淀，所以的酸性比强，B正确； C．生成的化学方程式为，该反应为可逆反应，反应不完全，转移电子数小于，C错误； D．加入溶液“碱浸”铝土矿，不反应，所以滤渣1是，与适量反应生成滤渣2，滤渣2是沉淀， 离子方程式可能为，D正确。 故选C。 5．（24-25高三上·福建漳州·模拟预测）砷化镓是重要的半导体材料，一种从砷化镓废料(主要成分为GaAs，含、、等杂质)中回收单质镓和砷的化合物的工艺流程如图所示： 已知：①“碱浸”时GaAs中Ga以的形式进入溶液。 ②Ga与Al位于同一主族，性质相似。③离子完全沉淀时的pH：为8，为5.6。 下列说法正确的是 A．“碱浸”时，GaAs发生的离子方程式为 B．“滤渣①”的成分为，，“滤渣③”的成分为 C．“调pH①”时，为使得杂质离子沉淀完全，可通入过量的 D．“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥 【答案】A 【分析】砷化镓废料粉碎增大碱浸速率，加氢氧化钠和过氧化氢，GaAs和SiO2溶解生成、和，和不溶于碱，“滤渣①”为和，滤液通CO2可以得硅酸，除去硅元素，滤液再通CO2可以将转化为Ga(OH)3，过滤，滤液为Na3AsO4，经过蒸发浓缩、冷却结晶可以得到Na3AsO4·12H2O，Ga(OH)3沉淀加NaOH溶液生成NaGaO2溶液，通电电解得到镓单质。 A．“碱浸”时GaAs中Ga以NaGaO2的形式进入溶液，As会被H2O2氧化生成Na3AsO4，根据得失电子守恒和电荷守恒、原子守恒得出反应的离子方程式为，故A正确； B．根据分析可知，和不溶于NaOH溶液，“滤渣①”的成分为和，向含有、和的溶液中，先通入CO2先得硅酸沉淀，除去硅元素，然后再通CO2可以将转化为Ga(OH)3，“滤渣③”的成分为Ga(OH)3，故B错误； C．通入过量的，会使Ga(OH)3过早沉淀下来，使产率降低，故C错误； D．滤液为Na3AsO4，析出带结晶水的晶体要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可以得到Na3AsO4·12H2O，故D错误； 答案选A。 6．（24-25高三上·山东日照·模拟预测）可以用于治疗急性早幼粒细胞白血病。由废料（主要成分为、GaAs、）提取回收和单质Ga的部分工艺流程如下： 已知：镓与铝均为第IIIA族元素，化学性质类似。 回答下列问题： (1)“焙烧”操作中，转化为，则1 mol ，转移电子的数目为 。 (2)“滤渣I”的主要成分为 。 (3)“碱浸氧化”操作中发生反应的化学方程式为 。 (4)“酸溶”操作中发生反应的离子方程式为 。 (5)“旋流电积”所得“尾液”可循环利用的是 。 (6)“还原”过程中转化为，加热使其分解为。“还原”制得0.99 kg ，则消耗标准状况下气体X的体积为 。 【答案】 (1)18 (2) (3) (4) (5)硫酸 (6)224 【分析】废料（主要成分为As2S3、GaAs、Fe2O3）焙烧将As2S3转化为As2O3和SO2，气体X为SO2，氧化铁不与NaOH反应，滤渣Ⅰ为氧化铁，加入NaOH和H2O2，生成NaGaO2和Na3AsO4，过滤得到NaGaO2和Na3AsO4，调节pH时NaGaO2转化为Ga(OH)3，酸溶时Ga(OH)3转化为Ga2(SO4)3，旋流电积得到Ga，Na3AsO4加入H2SO4转化为H3AsO4，接着被SO2还原为H3AsO3，加热分解得到As2O3，据此回答。 （1）“焙烧”操作中，As2S3转化为As2O3，硫从-2价变为+4价，则1 mol As2S3参加反应生成3molSO2，转移18mol电子，转移电子的数目为18NA； （2）根据分析可知，“滤渣I”的主要成分为Fe2O3； （3）“碱浸氧化”操作中As2O3发生反应的化学方程式为：； （4）酸溶时Ga(OH)3转化为Ga2(SO4)3，离子方程式为：； （5）酸溶时Ga(OH)3转化为Ga2(SO4)3，“旋流电积”可以生成硫酸用于酸溶流程循环利用； （6）“还原”过程中H3AsO4转化为H3AsO3，方程式为：，消耗1mol的SO2生成1molH3AsO3，分解可以产生As2O3，0.99 kg As2O3的物质的量为：，根据可知，SO2的物质的量为10mol，标准状况下SO2的体积为224L。 7．（24-25高三上·江西宜春·模拟预测）GaN是制造微电子器件，光电子器件的新型半导体材料。综合利用炼锌矿渣{主要含铁酸镓[]、铁酸锌()，还含少量Fe及一些难溶于酸的物质}获得金属盐，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在酸性条件下不稳定，易转化为。 ②常温下，“浸出液”中的金属离子对应的氢氧化物的溶度积常数如下表，离子浓度小于时可视为沉淀完全。 氢氧化物 ③，。 回答下列问题： (1)为提高浸出率，可采取的措施为 (填标号)。 a．将矿渣粉碎 　 b．降低温度 　 c．把稀硫酸换成浓硫酸 　d．延长浸出时间 (2)已知纤锌矿结构的GaN晶胞结构与金刚石结构类似，则该种GaN晶体的类型为 ，基态Ga原子价层电子的轨道表示式为 。 (3)与稀硫酸反应的化学方程式为 。 (4)“调pH”时需调节溶液pH的最小值为 。 (5)检验“滤液1”中是否含有的试剂为 (填名称)。 (6)电解反萃取液(溶质为)制粗镓的装置如图所示，阳极的电极反应式为 。 【答案】 (1)ad (2)共价晶体 (3) (4)5.3 (5)硫氰化钾 (6) 【分析】炼锌矿渣{主要含铁酸镓[]、铁酸锌()，还含少量Fe及一些难溶于酸的物质}用稀硫酸酸浸后所得滤液中含有亚铁离子、铁离子、锌离子、Ga3+，加入双氧水氧化亚铁离子，调节pH，沉淀铁离子和Ga3+，滤液1中含有锌离子；得到的滤饼加入盐酸酸化得到氯化铁和氯化镓，加入固体铁把铁离子转化为亚铁离子，然后利用萃取剂萃取Ga3+，加入氢氧化钠溶液使Ga3+转化为NaGaO2，电解NaGaO2溶液生成粗Ga，粗镓与CH3Br反应生成Ga(CH3)3，MOCVD通入氨气制备GaN； （1）为提高浸出率，可采取的措施有粉碎矿渣，延长浸出时间，故选ad； （2）金刚石为共价晶体，GaN晶胞结构与金刚石结构类似，则该种GaN晶体的类型为共价晶体；Ga为31号元素，则基态Ga原子价层电子的轨道表示式为； （3）根据化合物中各元素化合价代数和为0可知，铁元素的化合价为+3价，与稀硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁和水，反应的化学方程式为； （4）调节pH，沉淀铁离子和Ga3+，滤液1中含有锌离子，，c(OH-)=mol/L，c(H+)=5×10-6，pH=6-lg5=5.3，则“调”时需调节溶液的最小值为5.3； （5）遇到硫氰根离子显红色，则检验“滤液1”中是否含有的试剂为硫氰化钾； （6）由图可知，阳极水失去电子生成氧气同时生成碳酸氢根离子，则阳极的电极反应式为：； 8．（24-25高三上·江苏南通·模拟预测）金属镓被称为“电子工业脊梁”，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。 【方法一】利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、ZnO、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备氮化镓流程如图： 已知：常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度与pH的关系如图所示。回答下列问题： (1)基态Ga原子的电子排布式为 。 (2)“焙烧”的目的是制得NaGaO2，该反应的化学方程式为 。 (3)常温下，反应Ga(OH)3+OH-[Ga(OH)4]-的平衡常数K= 。 (4)“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na2SiO3、Na2[Zn(OH)4]。请补充完整流程中“操作”过程的步骤： 。 [实验中须使用的试剂和仪器有0.1mol•L-1H2SO4溶液、0.1mol•L-1NaOH溶液、pH计] 【方法二】溶胶凝胶法 (5)步骤一：溶胶——凝胶过程包括水解和缩聚两个过程 ①水解过程：乙氧基镓[Ga(OC2H5)3]与乙醇中少量的水脱除部分乙氧基，形成Ga－OH键 Ga(OC2H5)3+2H2O=Ga(OH)2OC2H5+2C2H5OH Ga(OH)2OC2H5+H2O=Ga(OH)3+C2H5OH ②缩聚过程：在之后较长时间的成胶过程中，通过失水和失醇缩聚形成Ga2O3无机聚合凝胶 失水缩聚：－Ga－OH+HO－Ga—===—Ga－O－Ga－+H2O 失醇缩聚： 。(参考“失水缩聚”书写该过程的方程式) (6)步骤二：高温氨化(原理：Ga2O3+2NH3=2GaN+3H2O) 该实验操作为：将Ga2O3无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min氮气后停止通入，改通入氨气，并加热至850～950℃充分反应20min，再 (补充实验操作)，得到纯净的GaN粉末。 【答案】 (1)[Ar]3d104s24p1 (2)Na2CO3+Ga2O32NaGaO2+CO2↑ (3)10-0.4 (4)向滤液中滴加0.1mol•L-1H2SO4溶液至生成的沉淀不再溶解，过滤；向滤液中滴加0.1mol•L-1NaOH溶液至pH计测得3.7后停止，过滤，洗涤滤渣；向滤渣中加入0.1mol•L-1NaOH至沉淀完全溶解 (5)－Ga－OC2H5+HO－Ga—===—Ga－O－Ga－+C2H5OH (6)改通N2冷却至室温 【分析】粉煤灰(主要成分为Ga2O3、ZnO、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)与纯碱焙烧后得到Na2GeO2、Na2SiO3、Na2ZnO2，经过碱浸后，过滤得到滤渣，主要成分为氧化铁沉淀，滤液中含有Na[Ga(OH)4]、Na2SiO3、Na2[Zn(OH)4]，向滤液中滴加0.1mol•L-1H2SO4溶液至生成的沉淀不再溶解，过滤；向滤液中滴加0.1mol•L-1NaOH溶液至pH计测得3.7后停止，过滤，洗涤滤渣；向滤渣中加入0.1mol•L-1NaOH至沉淀完全溶解,得到[Ga(OH)4]-，电解后得到镓单质，加入一溴甲烷和氨气得到GaN，据此分析解答。 （1）已知Ga是31号元素，故基态Ga原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，故答案为：[Ar]3d104s24p1； （2）“焙烧”的目的是制得NaGaO2，即Ga2O3和Na2CO3反应生成NaGaO2和CO2，故该反应的化学方程式为Na2CO3+Ga2O32NaGaO2+CO2↑，故答案为：Na2CO3+Ga2O32NaGaO2+CO2↑； （3）由题干图示信息可知，当pH=9.4时，溶液中c[]=10-5mol/L，故常温下，反应Ga(OH)3+OH-[Ga(OH)4]-的平衡常数K===10-0.4，故答案为：10-0.4； （4）由题干图示信息可知，当pH≥3.7时，Ga3+已经完全转化为Ga(OH)3沉淀，由分析可知，“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na2SiO3、Na2[Zn(OH)4]，向滤液中滴加0.1mol•L-1H2SO4溶液至生成的沉淀不再溶解，过滤；向滤液中滴加0.1mol•L-1NaOH溶液至pH计测得3.7后停止，过滤，洗涤滤渣；向滤渣中加入0.1mol•L-1NaOH至沉淀完全溶解，故答案为：向滤液中滴加0.1mol•L-1H2SO4溶液至生成的沉淀不再溶解，过滤；向滤液中滴加0.1mol•L-1NaOH溶液至pH计测得3.7后停止，过滤，洗涤滤渣；向滤渣中加入0.1mol•L-1NaOH至沉淀完全溶解； （5）根据题干反应方程式：Ga(OC2H5)3+2H2O=Ga(OH)2OC2H5+2C2H5OH、 Ga(OH)2OC2H5+H2O=Ga(OH)3+C2H5OH、参考“失水缩聚”书写该过程的方程式可知，失醇缩聚可表示为：－Ga－OC2H5+HO－Ga—===—Ga－O－Ga－+C2H5OH，故答案为：－Ga－OC2H5+HO－Ga—===—Ga－O－Ga－+C2H5OH； （6）由于氮气性质稳定，与GaN不反应，故将Ga2O3无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min氮气后停止通入，改通入氨气，并加热至850～950℃充分反应20min，此时装置内还有NH3、H2O蒸气等，故需再改通N2冷却至室温，将NH3排空进行尾气处理，同时防止GaN在高温下与H2O、O2等发生反应，得到纯净的GaN粉末，故答案为：改通N2冷却至室温。 9．（2023·河北·模拟预测）镓(Ga)是一种应用广泛的金属。一种利用废弃发光二极管(主要成分为GaN、Cu、Al、Fe、塑料外壳)为原料，综合回收Ga、Cu、Fe、Al的工艺流程如下图所示： 已知：①焙烧过程中，金属均转化为金属氧化物。 ②镓与铝性质相似。 ③。 ④。 (1)①对于基态Cu原子，下列叙述正确的是 (填选项字母)。 A．核外电子排布式为 B．3d能级上的电子能量比4s的高，因此铜原子首先失去的是3d电子 C．第一电离能比钾的低，原子对键合电子的吸引力比钙小 D．价电子有6种不同的空间运动状态 ②有一种GaN的六方晶胞结构如下图所示，其晶胞参数为：。已知：该晶体的密度为，晶胞底边边长为，高为，则在该晶体中距离每个Ga原子最近的Ga原子有 个，阿伏加德罗常数为 (用含的代数式表示)。 (2)“研磨”的目的为 。 (3)酸法“沉铁”过程中发生反应的离子方程式为 为检验铁元素是否沉淀完全，可选择的试剂为 (填化学式)。 (4)碱法“沉铁”过程中加入的目的为 。 (5)“沉铜”后溶液中相关元素可溶性组分物质的量浓度与pH的关系如图所示。室温时，当溶液中可溶组分浓度时，可认为已除尽，则碱法“沉铝”时，溶液中铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为 。 【答案】 (1)D 6 (2)增大接触面积，使焙烧更充分 (3) (4)将氧化为 (5)8.5 【详解】（1）①A．基态Cu原子核外电子排布式为，A错误； B．虽然3d能级上的电子能量比4s的高，但失电子时优先失去的是最外层电子，因此Cu原子首先失去的是4s能级上的电子，B错误； C．铜的第一电离能比钾的高，原子对键合电子的吸引力比钙大，C错误； D．基态Cu原子的价电子有6种不同空间运动状态，D正确； 故选D。 ②由GaN的六方晶胞结构可知，在该晶体中距离每个Ga原子最近的Ga原子为同层形成六边形的6个顶点，所以为6个。该晶胞中含有Ga原子数目为2，含有N原子数目为2，晶胞底面为菱形，锐角为60°，边长为，则底面面积，则晶胞体积，则其密度，则阿伏加德罗常数； （2）根据流程可知，“焙烧”是为了将塑料外壳烧尽，故“研磨”的目的为增大接触面积，使焙烧更充分。 （3）根据已知④可知，草酸亚铁为沉淀，故酸法“沉铁”步骤中主要发生反应的离子方程式为：；可用检验。 （4）碱法中先加入将氧化为，再加入过量的NaOH将转化为和，并使形成沉淀，便于与分离，故加入的目的为将氧化为，便于Fe元素的除去； （5）碱法“沉铝”时，溶液中铝元素恰好完全转化为沉淀，即时，根据已知③，可求得。 10．（2024·山西吕梁·一模）硝酸镓在激光材料的制备中已成为重要的基础和主要原料。以废催化剂GCS(主要成分为Ga2O3、Cr2O3和SiO2)为原料制备硝酸嫁晶体的工艺流程如下： (1)滤渣的主要成分是 (写化学式)，用稀氨水调节溶液pH至3.0~3.5之间的目的是 。 (2)用硝酸溶解时，温度应控制在40~80℃，实验室控制该温度区间的方法是 ；温度高于80℃，溶解速率减慢，其原因是 。 (3)采用减压蒸馏的目的是 。 (4)催化剂GCS可用于催化热乙烯还原一氧化氮，以消除尾气排放对大气的污染，写出该反应的化学方程式： 。 (5)用硝酸镓制备含镓、铱和铂的催化剂可以有效地催化正庚烷转化为甲苯，该反应的化学方程式为 。 (6)硝酸镓晶体加热过程中，固体失重率[失重率=]随温度的变化关系如图所示。A点时，固体物质的化学式为 ，B点至C点变化过程中，生成的气体为N2O5和另一种氮氧化物，则该变化的总反应方程式为 。 【答案】SiO2 使Ga3+水解完全生成Ga(OH)3 水浴加热 硝酸受热易挥发且会分解 使过量硝酸和水蒸气快速蒸出 C2H4+6NO 3N2+2CO2+2H2O CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 +4H2↑ 2Ga(NO3)3·3H2O Ga(NO3)3GaO2+NO2↑+N2O5↑ 【详解】流程分析：该工艺流程的目的为以废催化剂GCS(主要成分为Ga2O3、Cr2O2和SiO2)为原料制备硝酸镓晶体，所以流程中要先将Cr、Si等杂质除去。第一步，盐酸酸浸，Ga2O3和Cr2O3溶于盐酸，而SiO2不溶于盐酸，过滤后得到滤渣的主要成分为SiO2，滤液中溶质主要为GaCl3、CrCl3和未反应完的盐酸。第二步，加入稀氨水调pH，根据流程可知，加氨水后得到Ca(OH)3沉淀，而Cr3+进入滤液，从而达到分离Cr与Ga的目的。第三步，向Ca(OH)3沉淀中加入硝酸，使其溶解，所得溶液主要溶质为Ca(NO3)3和未反应完的硝酸，再进行减压蒸馏、冷却干燥后得到目标产物。 (1)根据上述分析，滤渣的主要成分为SiO2.用稀氨水调节溶液pH至3.0~3.5之间的目的是使Ga3+水解完全生成Ga(OH)3.故答案为SiO2；使Ga3+水解完全生成Ga(OH)3。 (2)若要将温度控制在40～80℃，可采用水浴加热的方式控制温度。温度太低，硝酸反应速度较慢，若温度高于80℃，硝酸受热易挥发且会分解，沉淀溶解的速率也会减慢。故答案为水浴加热；硝酸受热易挥发且会分解。 (3)溶液中主要溶质为Ca(NO3)3和未反应完的硝酸，减压蒸馏可以降低硝酸和水的沸点，加快硝酸和水蒸气的蒸出，故答案为使过量硝酸和水蒸气快速蒸出。 (4)根据题意可知，乙烯和NO在GCS作催化剂的条件下，反应生成无污染的N2和CO2，反应方程式为C2H4+6NO3N2+2CO2+2H2O，故答案为C2H4+6NO3N2+2CO2+2H2O。 (5)在催化剂的作用下，正庚烷可转化为甲苯，根据原子守恒可知，应还有H2生成，故反应方程式为CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 +4H2↑。 (6)Ga(NO3)3﹒9H2O的相对分子质量为418，假设加热前硝酸镓晶体的质量为418g，物质的量为1mol，则其中结晶水的质量=18g×9=162g．A点时，失重率为32.3％，则固体减少的质量△m=418×32.3％=135g，所以A点固体物质中还含有结晶水。A点固体中结晶水的物质的量=1.5mol，则固体中n[Ga(NO3)3]﹕n[结晶水]=1﹕1.5=2﹕3，所以A点固体物质的化学式为2Ga(NO3)3·3H2O。 B点时，失重率为38.7％，则固体减少的质量=418×38.7％≈162g，则B点时恰好失去全部结晶水，固体物质的化学式为Ga(NO3)3.C点时，失重率为75.6％，则固体减少的质量=418×75.6％=316g，剩余固体的质量=102g，其中m(Ga)=70g．B点至C点变化过程中，生成的气体为N2O5和另一种氮氧化物，则可推测剩余固体为Ga的氧化物，且m(O)=32g，所以固体物质中n(Ga)﹕n(O)= 1﹕2，则固体物质的化学式为GaO2.GaO2中Ga元素化合价为+4价，则GaO2为氧化产物，另一种氮氧化物应为还原产物。假设该氮氧化物为NO2，则有Ga(NO3)3——GaO2+NO2↑+N2O5↑，根据化合价升价守恒和原子守恒，可得方程式Ga(NO3)3 GaO2+NO2↑+N2O5↑，假设成立。 故答案为2Ga(NO3)3·3H2O；Ga(NO3)3GaO2+NO2↑+N2O5↑。 点睛：(6)问为本题的难点，根据图象，分析Ga(NO3)3﹒9H2O在不同阶段下的分解情况。解题的关键在于质量守恒，在分解的过程中， Ga的质量不变。 11．（24-25高三上·湖南·模拟预测）2023年7月3日，商务部与海关总署发布公告，宣布对镓、锗相关物项实施出口管制。金属镓被称为“电子工业脊梁”，氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为、、还有少量等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下： 已知：①镓与铝同族，其化合物性质相似。 ②“碱浸”后溶液的主要成分为、、。 ③常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如下图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。 回答下列问题： (1)基态Ga原子的核外电子排布式为 ，Br在元素周期表中的位置为 。 (2)已知“焙烧”后铝、镓、硅元素均转化为可溶性钠盐，写出所发生反应的化学方程式为 。 (3)“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解，则滤渣2的主要成分是 (写化学式)。 (4)步骤①和②中通入过量气体A发生反应的离子方程式为 。 (5)常温下，反应的平衡常数 。 (6)以纯镓为原料可制得另一种半导体材料，其晶体结构如图所示，已知晶胞密度为，阿伏加德罗常数值为，晶胞边长a为 pm(列出计算式即可)。 【答案】 (1)[Ar]3d104s24p1 第四周期，ⅦA族 (2)Ga2O3+Na2CO32NaGaO2+CO2↑ (3)H2SiO3 (4)[Ga(OH)4]﹣+ CO2= Ga(OH)3+ NaHCO3 (5)100.8 (6) 【分析】粉煤灰（ 主要成分为Ga2O3、Al2O3、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质）与纯碱焙烧后得到Na2GeO2、Na2SiO3、Na2AlO2和A气体CO2，加入稀的NaOH溶液浸取，得到滤渣1氧化铁沉淀，滤液中含有、、，“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解，则滤渣2的主要成分是H2SiO3沉淀，此时溶液中存在铝离子和镓离子，调pH值通入二氧化碳后生成氢氧化铝沉淀，通入二氧化碳二次酸化后得到氢氧化镓，将滤饼与氢氧化钠溶液混合应，得到[Ga(OH)4]﹣，电解后得到镓单质，加入一溴甲烷和氨气得到GaN，据此解答。 （1）基态Ga原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p1；Br在元素周期表中的位置为第四周期，ⅦA族； （2）“焙烧”后镓元素均转化为可溶性钠盐NaGaO2，则反应方程式为Ga2O3+Na2CO32NaGaO2+CO2↑； （3）依据上述分析，滤渣2 为H2SiO3； （4）步骤①和②中通入过量气体A生成Ga(OH)3沉淀和NaHCO3发生反应的离子方程式为：[Ga(OH)4]﹣+ CO2= Ga(OH)3+ NaHCO3； （5）反应的平衡常数，当pH=9.8时，，则K==    ； （6）砷化镓晶胞中Ga原子数目为4，As原子数目为＝4，晶胞的质量m＝g＝g，晶胞的体积V＝a3pm3，晶胞密度为，则晶胞边长a为，故答案为：。 12．（24-25高三下·四川绵阳·模拟预测）金属镓被称为“电子工业脊梁”，GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，应用于技术中以及充电行业。让高功率、更快速充电由渴望变为现实。一种以粉煤灰(主要含有等杂质)为原料，制备高纯三甲基镓的工艺流程如下： 已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间； ②常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度与的关系如下图所示。当溶液中可溶组分浓度时，可认为已除尽。 (1)“焙烧”过程中，将转化为 (填化学式)。 (2)“碱浸”操作时，为加快浸取速率可采取的方法是 (任写一种即可)。“滤渣1”主要成分为 。 (3)与过量发生反应的离子方程式为 。 (4)常温下，反应的平衡常数的值为 。 (5)“电解”可得金属，写出阴极电极反应式 。 (6)工业上以机化合物与作为原料，在高温下反应生成，该反应的化学方程式为 。 【答案】 (1) (2)适当升温、搅拌、适当增大浓度 (3) (4) (5) (6) 【分析】粉煤灰（主要含有等杂质)与纯碱焙烧后得到Na2GeO2、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]，加入稀氢氧化钠溶液碱浸，得到氧化铁沉淀，滤液中含有Na2GeO2、Na2SiO3、Na[Al(OH)4]，通入二氧化碳后生成氢氧化铝沉淀和硅酸沉淀，通入二氧化碳二次酸化后得到氢氧化镓，将滤饼与氢氧化钠溶液反应，得到，电解后得到镓单质，加入高纯镁得到Ga2Mg5，加入CH3I和乙醚得到Ga(CH3)3(Et2O)，最后经过系列反应达到高纯Ga(CH3)3，据此解答。 （1）由分析可知，“焙烧”过程中，将转化为。 （2）“碱浸”操作时，为加快浸取速率可采取的方法是适当升温、搅拌、适当增大浓度；由分析可知，“滤渣1”主要成分为。 （3）与过量发生反应生成Al(OH)3沉淀和NaHCO3，离子方程式为：。 （4）根据图像可知常温下，=10-5mol/L，pH=9.8，c(OH-)=10-4.2 mol/L，反应的平衡常数K=。 （5）电解过程中，在阴极得到电子生成镓单质，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：。 （6）以机化合物与作为原料，在高温下反应生成，方程式为：。 13．（2024·福建·三模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下： 常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如下图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。 回答下列问题： (1)“焙烧”过程中变为，则与纯碱反应的化学方程式为 。 (2)“碱浸”后滤渣的主要成分为 (写化学式)。用惰性电极电解含的溶液可得到金属Ga，阴极的电极反应式为 。 (3)常温下，反应的平衡常数 。 (4)“碱浸”后溶液的主要成分为、、。请补充完整流程中“操作”过程的步骤(在方框内填入试剂的化学式或pH值)： 。 (实验中须使用的试剂：0.1 溶液、0.1 NaOH溶液) (5)用石墨为电极电解熔融得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是 极(填“阴”或“阳”)。 【答案】 (1) (2) (3)100.4 (4)，NaOH，3.7 (5)阳 【分析】粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)与纯碱反应，镓转化为可溶性盐、二氧化硅转化为硅酸钠、氧化铝转化为偏铝酸钠，加入碱性溶液碳酸钠，只有氧化铁不反应不溶解，过滤除去氧化铁，得到滤液经过一系列操作得到，电解得到镓，最终转化为氮化镓； （1）由图可知，加入碳酸钠焙烧，“焙烧”的目的是将和碳酸钠反应生成和二氧化碳，该反应的化学方程式为； （2）焙烧后，镓转化为可溶性盐、二氧化硅转化为硅酸钠、氧化铝转化为偏铝酸钠，加入碱性溶液，只有氧化铁不反应不溶解，故过滤后“滤渣1”主要成分为；“电解”可得金属Ga，阴极发生还原反应得到金属镓，电极反应式； （3）由图可知，=时，pH为9.4，则pOH=4.6，故常温下，反应的平衡常数K=； （4）“碱浸”后溶液的主要成分为、、，通入0.1 溶液至生成的沉淀不再溶解得硅酸沉淀和氯铝离子、镓离子，向滤液中再次滴入0.1 NaOH溶液至pH为3.7时停止，过滤洗涤得氢氧化镓沉淀，氢氧化镓沉淀加入0.1 氢氧化钠溶解得到溶液； （5）阴极上发生还原反应，即阴极反应式为Ga3＋＋3e－=Ga；阳极产生的氧气与阳极材料中的碳发生反应，故需定期补充的是阳极材料。 14．（2024·安徽马鞍山·三模）氧化镓是一种宽禁带半导体，能大幅降低电力传输中的能源损耗。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2和镓的化合物杂质)为原料，冶炼铝和制备高纯度氧化镓的工艺流程如下： 已知：①镓元素与铝元素同主族，化学性质类似 ②本工艺中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表： 金属离子 Ga3+ Al3+ Fe3+ 开始沉淀时pH 4.5 3.7 2.2 沉淀完全时pH 5.5 4.7 3.2 回答下列问题： (1)“滤渣”的主要成分为 ； (2)“沉铝”时pH应小于 ； (3)“碳酸化”时CO2不能过量的原因为 (用离子方程式表示)； (4)惰性电极电解时，获得金属镓的电极反应式为 ； (5)“酸溶”的工艺条件为：稀硫酸、120°C，该过程中要禁止明火的原因是 。 (6)碳化硅(SiC)也是宽禁带半导体，其晶胞结构如图所示。 ①图a中x原子的坐标为 。 ②沿晶胞体对角线方向的投影中，碳原子的位置图为(黑色的表示碳原子) 。 【答案】 (1)SiO2 (2)4.5 (3)CO2++2H2O=Ga(OH)3↓+ (4)+2H2O+3e-=Ga+4OH- (5)金属Ga与硫酸反应会生成氢气(或有氢气生成) (6)(，，) B 【分析】铝土矿（主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2和镓的化合物杂质）为原料，冶炼铝和制备高纯度氧化镓，经过酸浸，除掉不溶于酸的SiO2，而后除铁，再通过沉铝及后续的“转化”和“碳酸化”得到Al(OH)3，而产生的NaGaO2经过一系列转化得到Ga，Ga与硫酸铵反应然后经过焙烧制得GaN，以此解答该题。 （1）铝土矿中的SiO2经过酸浸不反应，因此滤渣中主要是不溶于酸的SiO2，故答案为：SiO2； （2）在沉铝的过程中要避免Ga3+的沉淀，因此pH要控制在避免Ga3+开始沉淀的值，通过题中信息可知为4.5，故答案为：4.5； （3）“碳酸化”时CO2不能过量的原因为CO2+ GaO+2H2O=Ga(OH)3↓+；故答案为：CO2+ GaO+2H2O=Ga(OH)3↓+； （4）电解过程中阳极Ga失去电子与氢氧根结合生成GaO，产生的离子迁移到阴极并在阴极析出高纯镓，电解过程中阴极的电极反应式GaO+3e-+2H2O=Ga+4OH-；故答案为： GaO+3e-+2H2O=Ga+4OH-； （5）“酸溶”的工艺条件为：稀硫酸、120°C，由于金属Ga与硫酸反应会生成氢气(或有氢气生成)，因此该过程中要禁止明火，防止氢气燃烧，故答案为：金属Ga与硫酸反应会生成氢气(或有氢气生成)； （6）观察SiC的晶胞图可知，图a中x原子是位于右下角的正四面体的体心的位置，不难得出其坐标为(，，)，由题干信息可知黑球代表碳原子，白球代表硅原子，硅原子位于碳原子围成的正四面体空隙内，沿体对角线方向投影，则一个硅原子投影到六边形的体心，另外三个投影到六边形的三个顶点且交错出现，则投影图为：  或  ，故答案为：(，，)；B。 15．（24-25高三上·山东德州·模拟预测）镓、锗相关物质具有明显的军民两用属性，2023年8月起，我国对镓、锗相关物质实施出口管制。从砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3、SiO2和CaCO3)中回收镓和砷的工艺流程如图所示： (1)滤渣I的主要成分： ；碱浸操作需要控制温度为70℃，原因是 。 (2)碱浸操作中GaAs被H2O2氧化，发生的化学方程式为： 。每反应1mol GaAs，转移电子的数目： 。 (3)该工艺得到的Na3AsO4·12H2O纯度较低，可以通过 的方法进行提纯。“旋流电积”所得“尾液”的溶质主要是 ，可循环使用，提高效益。 (4)“旋流电积”用到了先进的水系锌基电池，该电池采用了新型的A位K/Na掺杂Ni-Co-Zn-Mn钙钛矿氟化物(K/Na-NCZMF)电极材料，如图所示(注明：0.lM代表0.1mol/L)。 该电池放电时，M极上含锰产物为： ，N极发生的电极反应式： 。 【答案】 (1)Fe2O3、CaCO3 保持碱浸速率的同时，防止H2O2过度分解 (2)或 8NA (3)重结晶 硫酸 (4)MnO2、Mn3O4 【分析】由图可知，向砷化镓废料加入氢氧化钠和过氧化氢混合溶液碱浸时，GaAs转化为NaGaO2、Na3AsO4，SiO2转化为Na2SiO3进入溶液，Fe2O3、CaCO3不溶解，过滤得到含有Fe2O3、CaCO3的滤渣Ⅰ和含有NaGaO2、Na3AsO4、Na2SiO3的浸出液；浸出液中加入稀硫酸调节溶液pH，NaGaO2、Na2SiO3转化为Ga(OH)3、H2SiO3沉淀，过滤得到含有Ga(OH)3、H2SiO3的滤渣Ⅱ和含有Na3AsO4的滤液；向滤渣Ⅱ中加入稀硫酸，Ga(OH)3转化为Ga2(SO4)3溶液，电解Ga2(SO4)3溶液生成Ga、O2和H2SO4；滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥得到。 （1）Fe2O3、CaCO3不溶解，过滤得到含有Fe2O3、CaCO3的滤渣Ⅰ;碱浸操作需要控制温度为70℃，原因是此温度在保证反应速率的同时，也可以防止过氧化氢过度分解。 （2）碱浸操作中GaAs被H2O2氧化，发生的化学方程式为：或；分析可知，每反应1mol GaAs，失去8mol电子，整个反应转移8NA个电子。 （3）若工艺得到的纯度较低，可以通过重结晶的方法进行提纯； “旋流电积”时，Ga2(SO4)3溶液电解生成Ga、O2和H2SO4，所以“尾液”溶质主要是H2SO4，可进行循环利用，提高经济效益； （4）由图可分析，该电池放电时，M极上含锰产物为：MnO2、Mn3O4；N极发生的电极反应式为：。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 精练08 化学工艺流程常考元素：镓 1．（2024·广西贺州·一模）镓()与铝同主族，曾被称为“类铝”，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物。工业制备镓的流程如图所示。下列推断不合理的是 A．向溶液中逐滴加入足量稀氨水，先生成沉淀，后沉淀溶解 B．向和溶液中通入适量二氧化碳后得到氢氧化铝沉淀，可知酸性： C．金属镓可以与溶液反应生成和 D．步骤二中不能通入过量的的理由是 2．（2024·山东德州·二模）以含镓废料［主要成分为］制备半导体材料GaN的工艺流程如下。已知：Ga和Al的性质相似。下列说法错误的是 A．“操作X”需使用蒸发皿、玻璃棒、酒精灯 B．可用溶液检验气体a中的 C．“加热脱水”可用HCl气体代替 D．“合成”产生的气体b可循环利用 3．（2024·吉林白山·二模）以含镓废料［主要成分为］为原料制备半导体材料的工艺如图所示。已知：和的性质相似。下列叙述错误的是 A．操作不宜温度过高 B．用固体可替代“脱水”中的 C．用酸性溶液可检验“脱水”产生的气体含 D．不能用如图装置吸收“合成”中尾气 4．（2024·安徽·模拟预测）我国最新型055型万吨驱逐舰上使用了最新一代国产有源相控阵雷达，采用了最先进的氮化镓()半导体技术。某工厂利用铝土矿(主要成分为、、)为原料制备的流程如下图所示。已知镓与铝同主族，其氧化物和氢氧化物均为两性化合物，能与强酸、强碱溶液反应，为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．可以通过粉碎铝土矿、搅拌等方法提高“碱溶”效率 B．由过程②、③可知，的酸性比强 C．已知，与足量反应，转移电子数为 D．滤渣1是，生成滤渣2的离子方程式可能为 5．（24-25高三上·福建漳州·模拟预测）砷化镓是重要的半导体材料，一种从砷化镓废料(主要成分为GaAs，含、、等杂质)中回收单质镓和砷的化合物的工艺流程如图所示： 已知：①“碱浸”时GaAs中Ga以的形式进入溶液。 ②Ga与Al位于同一主族，性质相似。③离子完全沉淀时的pH：为8，为5.6。 下列说法正确的是 A．“碱浸”时，GaAs发生的离子方程式为 B．“滤渣①”的成分为，，“滤渣③”的成分为 C．“调pH①”时，为使得杂质离子沉淀完全，可通入过量的 D．“系列操作”为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥 6．（24-25高三上·山东日照·模拟预测）可以用于治疗急性早幼粒细胞白血病。由废料（主要成分为、GaAs、）提取回收和单质Ga的部分工艺流程如下： 已知：镓与铝均为第IIIA族元素，化学性质类似。 回答下列问题： (1)“焙烧”操作中，转化为，则1 mol ，转移电子的数目为 。 (2)“滤渣I”的主要成分为 。 (3)“碱浸氧化”操作中发生反应的化学方程式为 。 (4)“酸溶”操作中发生反应的离子方程式为 。 (5)“旋流电积”所得“尾液”可循环利用的是 。 (6)“还原”过程中转化为，加热使其分解为。“还原”制得0.99 kg ，则消耗标准状况下气体X的体积为 。 7．（24-25高三上·江西宜春·模拟预测）GaN是制造微电子器件，光电子器件的新型半导体材料。综合利用炼锌矿渣{主要含铁酸镓[]、铁酸锌()，还含少量Fe及一些难溶于酸的物质}获得金属盐，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在酸性条件下不稳定，易转化为。 ②常温下，“浸出液”中的金属离子对应的氢氧化物的溶度积常数如下表，离子浓度小于时可视为沉淀完全。 氢氧化物 ③，。 回答下列问题： (1)为提高浸出率，可采取的措施为 (填标号)。 a．将矿渣粉碎 　 b．降低温度 　 c．把稀硫酸换成浓硫酸 　d．延长浸出时间 (2)已知纤锌矿结构的GaN晶胞结构与金刚石结构类似，则该种GaN晶体的类型为 ，基态Ga原子价层电子的轨道表示式为 。 (3)与稀硫酸反应的化学方程式为 。 (4)“调pH”时需调节溶液pH的最小值为 。 (5)检验“滤液1”中是否含有的试剂为 (填名称)。 (6)电解反萃取液(溶质为)制粗镓的装置如图所示，阳极的电极反应式为 。 8．（24-25高三上·江苏南通·模拟预测）金属镓被称为“电子工业脊梁”，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。 【方法一】利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、ZnO、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备氮化镓流程如图： 已知：常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度与pH的关系如图所示。回答下列问题： (1)基态Ga原子的电子排布式为 。 (2)“焙烧”的目的是制得NaGaO2，该反应的化学方程式为 。 (3)常温下，反应Ga(OH)3+OH-[Ga(OH)4]-的平衡常数K= 。 (4)“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na2SiO3、Na2[Zn(OH)4]。请补充完整流程中“操作”过程的步骤： 。 [实验中须使用的试剂和仪器有0.1mol•L-1H2SO4溶液、0.1mol•L-1NaOH溶液、pH计] 【方法二】溶胶凝胶法 (5)步骤一：溶胶——凝胶过程包括水解和缩聚两个过程 ①水解过程：乙氧基镓[Ga(OC2H5)3]与乙醇中少量的水脱除部分乙氧基，形成Ga－OH键 Ga(OC2H5)3+2H2O=Ga(OH)2OC2H5+2C2H5OH Ga(OH)2OC2H5+H2O=Ga(OH)3+C2H5OH ②缩聚过程：在之后较长时间的成胶过程中，通过失水和失醇缩聚形成Ga2O3无机聚合凝胶 失水缩聚：－Ga－OH+HO－Ga—===—Ga－O－Ga－+H2O 失醇缩聚： 。(参考“失水缩聚”书写该过程的方程式) (6)步骤二：高温氨化(原理：Ga2O3+2NH3=2GaN+3H2O) 该实验操作为：将Ga2O3无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min氮气后停止通入，改通入氨气，并加热至850～950℃充分反应20min，再 (补充实验操作)，得到纯净的GaN粉末。 9．（2023·河北·模拟预测）镓(Ga)是一种应用广泛的金属。一种利用废弃发光二极管(主要成分为GaN、Cu、Al、Fe、塑料外壳)为原料，综合回收Ga、Cu、Fe、Al的工艺流程如下图所示： 已知：①焙烧过程中，金属均转化为金属氧化物。 ②镓与铝性质相似。 ③。 ④。 (1)①对于基态Cu原子，下列叙述正确的是 (填选项字母)。 A．核外电子排布式为 B．3d能级上的电子能量比4s的高，因此铜原子首先失去的是3d电子 C．第一电离能比钾的低，原子对键合电子的吸引力比钙小 D．价电子有6种不同的空间运动状态 ②有一种GaN的六方晶胞结构如下图所示，其晶胞参数为：。已知：该晶体的密度为，晶胞底边边长为，高为，则在该晶体中距离每个Ga原子最近的Ga原子有 个，阿伏加德罗常数为 (用含的代数式表示)。 (2)“研磨”的目的为 。 (3)酸法“沉铁”过程中发生反应的离子方程式为 为检验铁元素是否沉淀完全，可选择的试剂为 (填化学式)。 (4)碱法“沉铁”过程中加入的目的为 。 (5)“沉铜”后溶液中相关元素可溶性组分物质的量浓度与pH的关系如图所示。室温时，当溶液中可溶组分浓度时，可认为已除尽，则碱法“沉铝”时，溶液中铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为 。 10．（2024·山西吕梁·一模）硝酸镓在激光材料的制备中已成为重要的基础和主要原料。以废催化剂GCS(主要成分为Ga2O3、Cr2O3和SiO2)为原料制备硝酸嫁晶体的工艺流程如下： (1)滤渣的主要成分是 (写化学式)，用稀氨水调节溶液pH至3.0~3.5之间的目的是 。 (2)用硝酸溶解时，温度应控制在40~80℃，实验室控制该温度区间的方法是 ；温度高于80℃，溶解速率减慢，其原因是 。 (3)采用减压蒸馏的目的是 。 (4)催化剂GCS可用于催化热乙烯还原一氧化氮，以消除尾气排放对大气的污染，写出该反应的化学方程式： 。 (5)用硝酸镓制备含镓、铱和铂的催化剂可以有效地催化正庚烷转化为甲苯，该反应的化学方程式为 。 (6)硝酸镓晶体加热过程中，固体失重率[失重率=]随温度的变化关系如图所示。A点时，固体物质的化学式为 ，B点至C点变化过程中，生成的气体为N2O5和另一种氮氧化物，则该变化的总反应方程式为 。 11．（24-25高三上·湖南·模拟预测）2023年7月3日，商务部与海关总署发布公告，宣布对镓、锗相关物项实施出口管制。金属镓被称为“电子工业脊梁”，氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为、、还有少量等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下： 已知：①镓与铝同族，其化合物性质相似。 ②“碱浸”后溶液的主要成分为、、。 ③常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如下图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。 回答下列问题： (1)基态Ga原子的核外电子排布式为 ，Br在元素周期表中的位置为 。 (2)已知“焙烧”后铝、镓、硅元素均转化为可溶性钠盐，写出所发生反应的化学方程式为 。 (3)“沉淀”步骤中加入过量稀硫酸至生成的沉淀不再溶解，则滤渣2的主要成分是 (写化学式)。 (4)步骤①和②中通入过量气体A发生反应的离子方程式为 。 (5)常温下，反应的平衡常数 。 (6)以纯镓为原料可制得另一种半导体材料，其晶体结构如图所示，已知晶胞密度为，阿伏加德罗常数值为，晶胞边长a为 pm(列出计算式即可)。 12．（24-25高三下·四川绵阳·模拟预测）金属镓被称为“电子工业脊梁”，GaN凭借其出色的功率性能、频率性能以及散热性能，应用于技术中以及充电行业。让高功率、更快速充电由渴望变为现实。一种以粉煤灰(主要含有等杂质)为原料，制备高纯三甲基镓的工艺流程如下： 已知：①镓性质与铝相似，金属活动性介于锌和铁之间； ②常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度与的关系如下图所示。当溶液中可溶组分浓度时，可认为已除尽。 (1)“焙烧”过程中，将转化为 (填化学式)。 (2)“碱浸”操作时，为加快浸取速率可采取的方法是 (任写一种即可)。“滤渣1”主要成分为 。 (3)与过量发生反应的离子方程式为 。 (4)常温下，反应的平衡常数的值为 。 (5)“电解”可得金属，写出阴极电极反应式 。 (6)工业上以机化合物与作为原料，在高温下反应生成，该反应的化学方程式为 。 13．（2024·福建·三模）金属镓被称为“电子工业脊梁”，与铝同族，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。利用粉煤灰(主要成分为、、，还有少量等杂质)制备镓和氮化镓的流程如下： 常温下，相关元素可溶性组分的物质的量浓度的对数与pH的关系如下图所示，当溶液中可溶性组分浓度时，可认为已除尽。 回答下列问题： (1)“焙烧”过程中变为，则与纯碱反应的化学方程式为 。 (2)“碱浸”后滤渣的主要成分为 (写化学式)。用惰性电极电解含的溶液可得到金属Ga，阴极的电极反应式为 。 (3)常温下，反应的平衡常数 。 (4)“碱浸”后溶液的主要成分为、、。请补充完整流程中“操作”过程的步骤(在方框内填入试剂的化学式或pH值)： 。 (实验中须使用的试剂：0.1 溶液、0.1 NaOH溶液) (5)用石墨为电极电解熔融得到Ga单质，电极材料需要定期补充的是 极(填“阴”或“阳”)。 14．（2024·安徽马鞍山·三模）氧化镓是一种宽禁带半导体，能大幅降低电力传输中的能源损耗。以铝土矿(主要成分为Al2O3，含少量Fe2O3、SiO2和镓的化合物杂质)为原料，冶炼铝和制备高纯度氧化镓的工艺流程如下： 已知：①镓元素与铝元素同主族，化学性质类似 ②本工艺中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表： 金属离子 Ga3+ Al3+ Fe3+ 开始沉淀时pH 4.5 3.7 2.2 沉淀完全时pH 5.5 4.7 3.2 回答下列问题： (1)“滤渣”的主要成分为 ； (2)“沉铝”时pH应小于 ； (3)“碳酸化”时CO2不能过量的原因为 (用离子方程式表示)； (4)惰性电极电解时，获得金属镓的电极反应式为 ； (5)“酸溶”的工艺条件为：稀硫酸、120°C，该过程中要禁止明火的原因是 。 (6)碳化硅(SiC)也是宽禁带半导体，其晶胞结构如图所示。 ①图a中x原子的坐标为 。 ②沿晶胞体对角线方向的投影中，碳原子的位置图为(黑色的表示碳原子) 。 15．（24-25高三上·山东德州·模拟预测）镓、锗相关物质具有明显的军民两用属性，2023年8月起，我国对镓、锗相关物质实施出口管制。从砷化镓废料(主要成分为GaAs、Fe2O3、SiO2和CaCO3)中回收镓和砷的工艺流程如图所示： (1)滤渣I的主要成分： ；碱浸操作需要控制温度为70℃，原因是 。 (2)碱浸操作中GaAs被H2O2氧化，发生的化学方程式为： 。每反应1mol GaAs，转移电子的数目： 。 (3)该工艺得到的Na3AsO4·12H2O纯度较低，可以通过 的方法进行提纯。“旋流电积”所得“尾液”的溶质主要是 ，可循环使用，提高效益。 (4)“旋流电积”用到了先进的水系锌基电池，该电池采用了新型的A位K/Na掺杂Ni-Co-Zn-Mn钙钛矿氟化物(K/Na-NCZMF)电极材料，如图所示(注明：0.lM代表0.1mol/L)。 该电池放电时，M极上含锰产物为： ，N极发生的电极反应式： 。 ( 8 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$