内容正文:
2026高考三轮冲刺新题刷分29 化工流程综合题
一.刷题秘诀
一、结构分析
二、破题方法
1.首尾分析法
首先对比分析流程图中第一种物质(原料)与最后一种物质(产品),从对比分析中找出原料与产品之间的关系,弄清生产过程中原料转化为产品的基本原理和除杂、分离、提纯产品的化工工艺,然后再结合题设的问题,逐一推敲解答。
2.分段分析法
对于用同样的原材料生产多种(两种或两种以上)产品(包括副产品)的工艺流程题,用分段分析法更容易找到解题的切入点。
3.交叉分析法
有些化工生产选用多组原材料,先合成一种或几种中间产品,再用这一中间产品与部分其他原材料生产所需的主流产品。这种题适合用交叉分析法,就是将提供的工艺流程示意图结合常见物质的制取原理划分成几条生产流水线,然后交叉分析。
二.新题快练
题组一 素养保分练
1.(2025·江西南昌·模拟预测)废旧荧光粉中稀土元素的含量达20%以上,主要为钇(Y)、铕(Eu)、铈(Ce)、铽(Tb),是一种极具回收潜力的二次资源,下图为采用AlCl3—KCl氯化焙烧法回收废旧荧光粉中的稀土元素的流程。
已知:我国稀土荧光粉主要应用的是铝酸盐体系荧光粉,里面包含红粉、绿粉和蓝粉。红粉:可看作Y2O3,和Eu2O3的混合物;绿粉:可看作CeMgAl11O19,和TbMgAl11O19的混合物;蓝粉:可看作BaMgAl10O17,和EuMgAl10O17的混合物。
回答以下问题:
(1)基态铝原子的电子排布式为_______。
(2)“萃取”过程利用的是不同粉末在萃取剂中的_______不同得以分离。
(3)已知“焙烧”过程中,EuMgAl10O17,反应后的产物为Eu2O3、NaAlO2和另外两种氧化物,写出该反应的化学方程式_______。
(4)绿粉具有尖晶石结构、不易直接氯化,需“焙烧”处理后再熔盐提取,绿粉焙烧机理如图所示,结合图像分析:熔融碳酸钠焙烧效果_______(“优于”或“劣于”)碳酸钠粉末,原因是_______。
(5)“熔盐提取”使用的是AlCl3—KCl熔盐体系,相比于熔融AlCl3体系,该体系能稳定导电的原因是形成一种正四面体阴离子,写出该阴离子的化学式_______。
(6)写出“熔盐提取”(看作只有AlCl3参与反应)过程中Eu2O3被氯化的化学方程式_______。
(7)现通过电解熔融CeCl3得到单质Ce。已知法拉第效率=,“电解”时阳极的法拉第效率为50.0%,当阳极生成33.6L Cl2,(标准状况下),阴极得到210g单质Ce,则阴极的法拉第效率为_______(保留三位有效数字)。
2.(2026·福建龙岩·二模)铟()是一种稀有贵金属,从高铟烟灰渣(主要含、以及少量、、)中回收铟的工艺流程如下:
已知:时,,。
(1)铟在元素周期表中的位置为___________。
(2)“氧化酸浸”时不能用浓盐酸代替硫酸的原因是___________。
(3)“氧化酸浸”后,滤液含有的金属阳离子除外还有___________。
(4)“还原铁”发生反应的离子方程式为___________。
(5)“置换”中与溶液反应的化学方程式为___________。
(6)酸浸滤渣中铅含量测定。准确称取滤渣样品,投入的溶液浸泡,充分反应后抽滤。将所得滤饼投入充分溶解,过滤,蒸馏水洗涤沉淀,并将洗涤液和滤液都转移至容量瓶中定容。取溶液,加入指示剂后用的EDTA标准溶液()滴定至终点(离子方程式为),消耗EDTA标准液,则滤渣中铅的质量分数(以PbO计)为___________%。
(7)一种铜铟镓硒,其晶胞结构如图所示。
①若该晶体中与的个数比为,则___________。
②原子分数坐标为(0,0,0),则原子分数坐标为___________。
3.(2026·黑龙江·模拟预测)金属钒及其化合物因性能优异,应用广泛,被誉为“金属维生素”。石煤中含钒[以V(Ⅲ)和V(Ⅳ)存在]、铁、硅、铝等元素的氧化物,我国石煤提钒的工艺技术和生产产能均居世界领先地位。其中一种专利提出的“石煤直接酸浸-离子交换工艺”流程如下:
回答下列问题:
(1)Ⅴ的价电子排布式为______。
(2)“破碎球磨”的目的是______;“氧化酸浸”后,滤渣的主要成分是______。
(3)“深度氧化”操作中,将完全转化为,反应的离子方程式为:______。
(4)“离子交换”和“洗脱”可简单表示为:。为了提高洗脱效率,淋洗液应该呈______性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(5)“沉钒”过程中,沉钒率受温度等因素影响,通过实验测得“沉钒”最佳温度为80℃,温度高于80℃时,沉钒率降低的可能原因是______。
(6)将1.2 g产品溶于强碱溶液中,加热煮沸,调节pH,向反应后的溶液中加入硫酸酸化的KI溶液(过量),溶液中含有,滴加2滴淀粉溶液,用溶液滴定,达到终点时消耗10 mL 标准溶液。(已知:)
①滴定终点的现象为______。
②该产品的纯度是______%。(结果保留3位有效数字)
4.(25-26高三下·辽宁锦州·开学考试)贵金属元素钌(Ru)的产品广泛应用于电子、航空航天、化工等领域。一种利用某含钌废渣(主要成分为,含、、等物质回收的工艺流程如下:
已知:常温下,。
(1)Co在元素周期表中的位置是第___________周期第___________族。
(2)含钌废渣“酸溶”前必须经过研磨粉碎,其目的是___________。
(3)“转化”过程中变为,且溶液的明显增大,则该转化反应的化学方程式为___________。
(4)吸收步骤中,与反应生成,同时产生气体,气体的化学式为___________。
(5)钌多活性位点催化剂存在钌单原子、钌团簇、NiO三种活性位点,不同位点的催化特点不同。可用于催化水的多步碱性析氢反应。图1和图2为反应历程中微粒在不同位点相对能量的变化,其中吸附在催化剂表面的微粒用*标注。
①根据图1推测的“吸附解离”主要发生在___________(填“钌单原子”“钌团簇”或“NiO”)位点上。
②结合图2说明吸附在NiO表面的更容易脱附的原因___________。
(6)常温下,酸溶滤液中含Cr3+和Co2+的浓度分别为、,“沉铬”时需调节的范围为___________。[已知:当时,可认为已经沉淀完全]
(7)沉钴反应离子方程式:___________。
5.(2026·山西大同·一模)铜阳极泥的主要成分为、、Au、Ag等,从铜阳极泥中提取金、银的工艺流程如下:
已知
①“浸取2”时,单质Au转化为,“浸渣2”的主要成分为AgCl,“浸出液3”中主要含有;
② 。
回答下列问题:
(1)基态Se(硒)原子的简化电子排布式为___________;Cu属于___________区元素。
(2)“浸出液1”中含有和,“浸取1”时反应的离子方程式为___________。
(3)“浸取1”时温度控制在50℃左右的原因为___________。
(4)“浸取2”时浓度不能超过___________(当某离子的浓度低于时,可忽略该离子的存在)。
(5)“浸取3”反应体系的pH维持在8-9左右,pH不宜过低的原因可能是___________。
(6)“还原”工序发生的化学反应方程式为___________。
6.(2026·海南·二模)钯(Pd)是一种高效催化剂。以某烧渣(主要含PdO及少量和等)为原料回收钯(Pd)的工艺流程如图所示。
已知:①钯易形成配合物,如、,二者存在转化关系:。
②常温下,,。离子浓度时,被视为已完全沉淀。
回答下列问题:
(1)烧渣“还原”时,提高烧渣反应速率的方法有______(填一种)。利用水合肼在碱性环境下还原,尾气对环境友好,写出相应反应的化学方程式:___________________。
(2)王水是由浓硝酸、浓盐酸按体积比组成的混合液。钯在王水中转化为,还原产物为无色气体氧化物。写出粗钯在“浸取”过程中的化学方程式:______________。
(3)其他条件相同时,“浸取”过程中钯浸出率与温度的关系如图所示。
温度高于40 °C时,钯浸出率降低的主要原因可能是__________________。
(4)常温下,用“氨水”络合时,控制使、完全沉淀,调节的最低值为______(保留三位有效数字,)。
(5)由转化为时需加入盐酸,其作用是____________。
7.(2026·湖北襄阳·一模)一种从钕铁硼合金废料[主要含有稀土元素钕(Nd),还含有Fe、B及油料等]中经焙烧、酸浸等分离提取Nd、Fe等的工艺流程如下。
已知:“自热焙烧”后,Nd、Fe、B以氧化物的形式存在;“酸溶”前B元素的氧化物已分离。
(1)Nd为60号元素,在元素周期表中的位置是___________。
(2)“自热焙烧”不需持续加热,可能的原因有___________(填一种原因即可)。
(3)“酸溶”中超声辅助可显著强化浸出过程,浸出率与温度、不同液固体积质量比的关系如图。从提高Nd的浸出率角度分析,“酸溶”的最佳条件为:超声辅助下适宜的浸出温度为___________℃、液固体积质量比为___________。
(4)“酸溶”后主要以的形式存在,向滤液1中加入N503进行萃取,N503先与结合生成,再将转移到有机相。从微粒间相互作用的角度判断与的相互作用___________(填“强于”“弱于”或“等于”)与的相互作用。
(5)已知:时,。“沉钕”后,滤液中,,___________。
(6)“沉钕→焙烧”过程,要经过“一系列操作”,该系列操作是___________;所得在空气中“焙烧”时生成,该反应的化学方程式为___________。
8.(2026·江西九江·一模)具有发光变色性能的配合物和在发光器件、传感以及生物标记等方面显示出巨大的发展潜能,配合物、的化学式如下:
制备配合物的实验流程为:
实验过程中涉及到的装置如下图所示:
已知:①dppy:二苯基-2-吡啶膦()
②分子极性:甲醇>乙腈()>二氯甲烷>乙醚
回答下列问题:
(1)制备的化学反应方程式为_______。
(2)装置图1中仪器M的名称为_______;操作a为_______。
(3)操作b采用装置图2旋转蒸发仪蒸除乙腈时旋转的作用为_______。
(4)步骤III中加入铜粉的目的是_______。
(5)步骤VI中洗涤最适宜的试剂是_______(填序号)。
a.乙腈 b.乙醚 c.V(乙腈):V(乙醚)=3:1 d.V(乙腈):V(乙醚)=1:3
(6)结合流程信息,可判断配合物X的极性_______配合物Z的极性(填“>”“=”或“<”),理由:_______。
题组二 能力提升练
9.(25-26高三下·广东深圳·月考)镓(Ga)、锗(Ge)是重要的战略性金属,广泛应用于半导体、通信等高新技术产业。一种从锌浸渣(含ZnFe2O4、Ga2O3、GeO2、PbO及SiO2等)中提取镓、锗的工艺如下:
已知:25℃时,,。“二次酸浸”时,镓、锗、铁分别以、、的形式进入溶液。
(1)基态Ga原子的价层电子排布式为___________。
(2)“一次酸浸”时,ZnFe2O4与H2SO4发生反应的化学方程式为___________。
(3)“二次酸浸”后所得滤液pH<1,___________(填“>”“<”或“=”)。
(4)“除铁”过程中,发生反应的离子方程式为:__________。
。
(5)“萃取”时,仅镓的配合物与锗的配合物进入有机相,“萃余液”可在___________工序中循环利用。
(6)“反萃取”分为两个阶段,以H2SO4溶液或NaOH溶液为反萃取剂实现镓与锗的提取与分离,相关转化关系如下:
①第一阶段:加入___________(填化学式)溶液,分液后从水相中得到含其中一种金属的化合物;
②第二阶段:向第一阶段分液后所得有机相中再加入另一种反萃取剂,分液后从水相中得到含另一金属的化合物___________(填化学式)。
(7)某种金属有机框架(MOFs)由金属节点和桥连配体组成,可高效选择性吸附溶液中的Ge(Ⅳ),其立方晶胞结构如图所示(桥联配体未画出)。
①一个晶胞中金属节点的个数为___________。
②两个金属节点之间的最近距离为___________nm;距离最近的两个金属节点之间连有一个桥联配体,则与每个金属节点相连的桥联配体数目为___________。
③若每个空隙均可吸附一个Ge(Ⅳ),则该材料对Ge(Ⅳ)的吸附量为___________mol·g-1(吸附量指单位质量的MOFs材料可吸附Ge(Ⅳ)的物质的量;M(晶胞)=2000 g·mol-1)。
10.(2026·重庆·二模)通常用作催化剂等。一种利用炼锌废渣(含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质)制备的工艺流程如下:
已知:①,,;溶液中的金属离子浓度小于或等于,可认为完全沉淀。
②以氢氧化物形式沉淀时,{其中表示、、、或}和溶液的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)基态钴原子的电子排布式为___________。
(2)浸渣的主要成分是___________(填化学式)。
(3)“沉铜”过程中会引起的环境问题是___________。
(4)加入的作用为___________;该工序中发生反应的离子方程式为___________。
(5)“沉铁”步骤中,用调节溶液的范围为___________~___________。
(6)“沉钴”步骤中,随着的生成,溶液pH将___________(填“升高”“下降”或“不变”)。
(7)结合题中给出的信息,简要描述从滤液中获取氢氧化锌沉淀的操作:___________。
11.(2026·辽宁·一模)锝()在医疗、工业上均有重要用途。某核废料液中含有的主要的离子为、、、、、。用此工业废水获得的工业路线如图所示。
已知:滤液1加入氨水调的目的是把进行沉淀分离。具有强氧化性,还原产物为。
(1)比原子序数大18.处于元素周期表的___________区,其价层电子排布式为___________。
(2)若让恰好完全沉淀,则m为___________。(已知:;)
(3)滤液3中含,转化为过程中加入的试剂X可能是___________。
a. b. c. d.
(4)滤渣2的成分为___________,滤液4中含有的金属阳离子有___________。
(5)浸取过程中发生的离子方程式为___________。
(6)在稀溶液中电解生成的阴极方程式为___________,的产率与初始硫酸浓度的关系如图,电解时硫酸浓度过大而的产率下降的原因是___________。
12.(2026·湖南长沙·二模)一种从废旧催化剂(主要成分为、、、)中回收稀土金属镧(La)和铈(Ce)的部分工艺流程如下。
已知:①“浸取”后的滤液中主要含有的阳离子有。
②草酸()可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物。
③常温下,草酸的电离常数:,。
④常温下,溶液中金属离子(假定浓度均为0.1 mol/L)开始沉淀和恰好完全沉淀(金属离子浓度,则认为该离子沉淀完全)的pH如下表。
金属离子
开始沉淀的pH
1.9
7.8
8.1
完全沉淀的pH
3.2
9.1
9.4
回答下列问题:
(1)“浸取”前对废旧催化剂粉碎的目的是______。
(2)“浸取”时与双氧水反应的离子方程式为______。
(3)“沉铁”时加NaOH调pH的范围为______。
(4)一种萃取剂的结构可表示为(R为烷基),其______(填“>”“<”或“=”)。
(5)“沉淀”后所得固体为。
①“沉淀”过程中,镧的沉淀率随的变化情况如下图所示。当草酸用量过多时,镧的沉淀率下降的原因是______。
②“沉淀”后所得滤液的,滤液中______(填数值)。
③“灼烧”可得和一种无毒的气体,写出“灼烧”时发生反应的化学方程式:______。
13.(2026·安徽合肥·一模)锌冶炼烟气制酸的酸泥中主要含有、、等物质,一种回收和的流程如下:
回答下列问题:
(1)基态原子的价电子排布式为_______。
(2)“浸出”时元素转化为,“浸出液”中含金属元素的粒子主要为和,则“浸渣”的主要成分是和_______(填化学式);写出发生反应的离子方程式_______。
(3)“浸出”步骤中,控制浸取时间4h,测得液固比对硒汞浸出率的影响如下图所示,理论上最佳液固比为,实际工业中选择的原因可能是_______。
(4)“滤渣”的主要成分是,工业上由制备的最佳方法是_______。
(5)“还原”时氧化剂和还原剂的物质的量之比为_______;“滤液2”可返回到_______步骤中循环使用。
(6)常温下比更易结合,从结构的角度分析原因可能是_______。
14.(2026·湖南岳阳·一模)含镍(Ni)质量分数约20%的废料,主要成分是NiS,还含有、MgO、PbO、等杂质。由该废料制备纯度较高的镍,工艺流程如下:
已知:①“萃取”可将金属离子进行富集与分离,原理如下:
②常温下,溶液中金属离子(假定浓度均为)开始沉淀和完全沉淀()的pH:
开始沉淀的pH
1.9
6.9
7.1
9.1
完全沉淀的pH
3.2
8.9
9.1
12.1
(1)基态的价层电子排布式为_______。
(2)滤渣Ⅰ中含有单质硫,写出“酸浸”时生成单质硫的离子方程式_______;滤渣Ⅰ中还有_______(填化学式)。
(3)加调pH的范围是_______(用“>”“<”“≥”或“≤”表示),反萃取中加入的试剂X是_______(填化学式)。
(4)常温下,加入NaF溶液沉镁,控制溶液,使恰好沉淀完全(即溶液中),则此时溶液中_______。[已知,]。“沉镁”步骤中pH不能过低的原因是_______。
(5)资料显示,硫酸镍结晶水合物的形态与温度的关系如图所示,由溶液获得晶体的操作依次是蒸发浓缩、_______、过滤、洗涤、干燥。
15.(2026·山东菏泽·一模)从铜银锌共矿(主要成分等)中分离元素铜、银、锌的工艺流程如下:
已知:为一种捕收剂,能选择性与结合成配合物,使其具有强烈的疏水性且能附着在气泡上,但难溶物碱式碳酸锌附着在ZnS表面可防止ZnS被Z-200捕收;能与配位得到和。
回答下列问题:
(1)“钝化”反应的离子方程式为_______。
(2)“酸浸”所得混合气体成分有_______(填化学式),滤液2经处理后可导入_______(填操作单元的名称)循环利用。
(3)“浸取”时饱和溶液和浓盐酸不易过多,原因是_______。
(4)在“银转化”体系中,和浓度之和为,两种离子分布分数随浓度的变化关系如图所示,若浓度为,则的浓度为_______。若此时溶液的体积为1 L,则“银还原”中理论上应加入_______mol。
(5)用黄铜矿(主要成分为)、废铜渣和硫酸共同作用获得较纯净的的原理如图,该反应的化学方程式为_______。
16.(2026·广东梅州·一模)从退役CIGS()薄膜太阳能电池芯片中可提取关键金属镓,并综合回收铟、硒。某湿法工艺设计如下:
已知:①酸浸液成分(g/L):In 13,Ga 4.5,80;
②P204(二-2-乙基己基磷酸)对、的配位常数分别为,;
③氢氧化镓与氢氧化铝性质相似;(时沉淀完全)。
回答下列问题:
(1)“酸浸”步骤中,为提高Ga的浸出速率,可采取的措施是________(任写一条)。
(2)“还原沉硒”时,Se(IV)被还原为单质Se的离子方程式为________。
________________。
(3)P204萃取时,经三级逆流后,萃余液中In浓度降至0.015 g/L,In的萃取率________
(萃取率=萃取出的物质质量/该物质的总质量,保留三位有效数字)。而此时镓基本不被萃取,结合离子结构分析,萃取差异的本质原因是________(In是Ga的下一周期同族元素)。
(4)“中和沉镓”时,需要控制,pH过低则________,pH过高则可能导致________。
(5)电解时阴极发生的电极反应是________。
(6)磷化镓是一种半导体材料。晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被Ga原子代替,顶点和面心的碳原子被P原子代替。磷化镓的晶胞结构如图1,图2中矩形是沿晶胞对角面取得的截图。
①请在矩形(图3)中画出晶胞中Ga原子的位置________。
②若晶胞密度为,阿伏加德罗常数为,则晶胞中P和Ga原子的最近距离为________pm(列出计算表达式)。
参考答案与解析
1.(1)1s22s22p63s23p1
(2)溶解度
(3)4EuMgAl10O17+20Na2CO3+O22Eu2O3+4MgO+40NaAlO2+20CO2↑
(4) 优于 液态碳酸钠可通过裂缝渗透进入固体内部,增大接触面积,更易将固体反应分解成小颗粒
(5)[AlCl4]-
(6)2AlCl3+Eu2O3=2EuCl3+Al2O3
(7)75.0%
【分析】废旧稀土荧光粉经萃取后,将红粉和绿粉、蓝粉分离,绿粉和蓝粉加入并通入空气,在高温下将难溶的铝酸盐()转化为溶于水或酸的物质(如、),焙烧后固体用水浸取,可溶性物质(如)进入浸出液,不溶性物质(如、)加入与形成熔盐体系,经除杂、分离后的稀土氯化物进行电解,得到高纯稀土金属。
【详解】(1)Al的原子序数为13,核外电子层分3层排布,遵循能量最低原理,电子排布式为1s22s22p63s23p1;
(2)“萃取”利用不同物质在萃取剂中溶解度的差异,使目标物质与其他成分分离,溶解度差异越大,分离效果越好;
(3)反应物为和,已知产物有、,结合元素守恒推知另外两种氧化物为MgO(含Mg元素)和(分解产物),根据原子守恒配平其为:;
(4)液态碳酸钠可通过裂缝渗透进入固体内部,增大接触面积,更易将固体反应分解成小颗粒,因此熔融碳酸钠焙烧效果优于碳酸钠粉末;
(5)与形成熔盐体系时,接受形成正四面体结构的 (Al为中心原子,与4个形成配位键,空间构型为正四面体),增强体系导电性;
(6)“熔盐提取”中作氯化剂,与反应生成和,根据原子守恒配平其为2AlCl3+Eu2O3=2EuCl3+Al2O3;
(7)阳极生成的物质的量:,阳极反应为,理论转移电子:,阳极法拉第效率50%,故实际转移电子:(电路中电子守恒,阴极实际50%转移电子也为6 mol),阴极生成Ce的物质的量:,得电子反应为,理论需电子:,阴极法拉第效率:。
2.(1)第五周期第ⅢA族
(2)防止生成,污染环境
(3)、
(4)
(5)或
(6)30.00(或30)
(7) 0.4
【分析】高铟烟灰渣,主要含、以及少量、、,加入、氧化酸浸,金属氧化物转化为相应的硫酸盐,中的S元素被氧化为S单质,反应生成的沉淀,和未反应的形成滤渣。滤液中含有、、,加入将还原为,再加入有机萃取剂将从水相中分离出来,再利用反萃取剂将其转化为。加入过量的Zn利用其还原性还原为In,混杂着未反应完的Zn,为粗铟,最后用电解法在阴极得到纯铟。
【详解】(1)铟的原子序数为49,第一周期有2种元素,第二、三周期有8种元素,第四五周期有18种元素,所以铟在第五周期第ⅢA族。
(2)氧化酸浸时,若用浓盐酸代替硫酸,会被氧化成,污染环境。
(3)根据分析可知,氧化酸浸后的滤液含有的金属阳离子有、、。
(4)还原铁时被氧化为,还原为,离子方程式为。
(5)置换反应生成了In单质,Zn被氧化,化学方程式为。
(6)滤渣中的和反应转化为,加入硝酸转化为。取的量,和EDTA标准溶液进行滴定。由数据可知,,和标准溶液反应的,样品中的,根据Pb原子守恒,可求出滤渣中铅的质量分数为
(7)①由图可知,Cu位于晶胞的顶点,面上和中心,共个。Se原子位于晶胞的内部,个数为8个。原子位于晶胞的棱上和面上,共个。其化学式可简化为,In和Ga的个数比为3:2,可得,,联立解得,。
②由晶胞结构图可知,R原子的分数坐标为。
3.(1)
(2) 增大接触面积,提高氧化酸浸的效率
(3)
(4)碱
(5)温度高于80℃,导致部分分解
(6) 滴入最后半滴标准液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟不变色 75.8%
【分析】含钒石煤钒经氧化酸浸处理将V(Ⅲ)、V(Ⅳ)、铁、铝等元素的氧化物分别转化为、和,并得到浸渣为,取浸液加入深度氧化,将转化为,离子交换后使钒元素与其余金属元素分离,洗脱处理后加入,析出晶体,最后经高温煅烧得到;
【详解】(1)V的原子序数为23,电子排布式为,过渡金属价电子包含最外层s电子和次外层d电子,因此价电子排布式为。
(2)破碎球磨可以减小矿石颗粒,增大接触面积,加快反应,提高浸出率;原料中的硅氧化物()不与硫酸反应,因此酸浸后滤渣主要为。
(3)中V为+4价,被氧化为中+5价V,中+5价Cl被还原为,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平得到离子方程式为;
(4)洗脱需要使平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,增大浓度(碱性条件)可使平衡左移,提高洗脱效率。
(5)沉钒使用沉钒,温度过高会导致铵盐分解、氨气挥发,反应物浓度降低。
(6)①淀粉遇变蓝,滴定终点时完全被还原,因此蓝色褪去,故现象是:滴入最后半滴标准液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟不变色。
②根据反应关系:,,则,,,纯度为。
4.(1) 四 Ⅷ
(2)增大反应物之间的接触面积,加快浸取速率,提高浸取率和原料利用率
(3)
(4)
(5) 钌单原子 吸附在位点上的相对能量高,较不稳定,更容易脱附
(6)
(7)
【分析】含钌废渣经酸溶(HCl)后,、进入滤液,得到含、的滤液;不溶的滤渣(主要含、等)经碱熔、水浸得到溶液;与发生转化反应生成;经蒸馏得到;与HCl吸收生成并放出气体X,最终结晶得到并还原为Ru;滤液中的、经沉铬、沉钴,得到。
【详解】(1)Co是27号元素,核外电子排布为,在元素周期表中位于第四周期第Ⅷ族。
(2)“酸溶”前研磨粉碎,目的是增大反应物之间的接触面积,加快浸取速率,提高浸取率和原料利用率。
(3)“转化”过程中被氧化为,被还原为,且溶液pH明显增大(生成),反应方程式为:。
(4)与HCl反应生成,Ru元素被还原,则Cl元素被氧化为,故气体X为。
(5)①根据图1,在“钌单原子”位点上的相对能量最低,因此“吸附解离”主要发生在钌单原子位点上。
②结合图2,吸附在NiO位点上的相对能量更高,更不稳定,因此更容易脱附。
(6)“沉铬”时需使完全沉淀[],而不沉淀。对:,代入,得,。对:,代入,得,。因此,调节pH的范围为。
(7)“沉钴”时,与反应生成沉淀,同时放出,离子方程式为:。
5.(1) [Ar] ds
(2)
(3)低于50℃浸取速率慢,高于50℃ 的分解速率会加快
(4)0.5
(5)pH过低,与反应产生S沉淀,难以与Ag分离,产生污染空气
(6)
【分析】浸取1:铜阳极泥中Cu2S、Cu2Se被硫酸和H2O2氧化为Cu2+、SO、H2SeO3进入浸出液1,Au、Ag以固体形式留存;
浸取2:固体中Au被NaClO3在酸性、含Cl-条件下氧化为 [AuCl4]-进入浸出液2,Ag转化为AgCl沉淀形成浸渣2;
浸取3:浸渣2中AgCl与Na2S2O3}反应生成可溶性 [Ag(S2O3)2]3-进入浸出液3,后续电解得到Ag;
还原:浸出液2中 [AuCl4]-被N2H4还原为单质Au,同时生成N2和Cl-。
【详解】(1)基态Se(硒)原子的简化电子排布式为[Ar];Cu属于ds区元素;
(2)“浸出液1”中含有和,“浸取1”时反应的离子方程式为;
(3)“浸取1”时温度控制在50℃左右的原因为低于50℃浸取速率慢,高于50℃ 的分解速率会加快;
(4)由信息②知 ,当浓度为mol时,可忽略,设=x molL-1,则,解得x=0.5 molL-1;
(5)“浸取3”反应体系的pH维持在8-9左右,pH过低,与反应产生S沉淀,难以与Ag分离,产生污染空气;
(6)由分析可知“还原”工序发生的化学反应方程式为。
6.(1) 粉碎烧渣、适当提高温度等(填一种,合理即可)
(2)
(3)温度升高,浓盐酸、浓硝酸挥发加快,浓硝酸分解也加快,导致王水浓度减小(合理即可)
(4)8.65
(5)加入的盐酸消耗了氨,促进平衡正向移动(合理即可)
【分析】烧渣主要含PdO及少量和等,烧渣中加入水合肼还原,PdO、和被还原成金属单质,得到粗钯(Pd、少量Fe和Zn),用王水浸取,Pd转化为H2PdCl4,Fe和Zn被氧化为Fe3+和Zn2+,浸液中加入氨水、浓缩,Fe3+和Zn2+在碱性条件下沉淀,H2PdCl4转化为[Pd(NH3)4]Cl2,加入盐酸,[Pd(NH3)4]Cl2(aq)⇌[Pd(NH3)2]Cl2(s)+2NH3(aq)平衡右移,转化为[Pd(NH3)2]Cl2,被水合肼还原得到纯Pd。
【详解】(1)从影响反应速率的因素角度寻找措施,如粉碎烧渣、适当提高温度等。水合肼()在碱性环境下还原,反应的化学方程式为;
(2)王水中硝酸、盐酸参与反应,Pd被氧化为H2PdCl4,还原产物是无色气体氧化物为;化学方程式为:3Pd+12HCl(浓)+2HNO3(浓)=3H2PdCl4+2NO↑+4H2O;
(3)浓盐酸、浓硝酸易挥发,浓硝酸随着温度升高,分解加快,导致王水浓度降低,钯浸出率降低;
(4)根据和的计算可知,完全沉淀时的较大,完全沉淀时,根据计算pH:,;
(5)加入盐酸,消耗了氨,减小平衡产物的浓度,促使平衡正向移动。
7.(1)第六周期第ⅢB族
(2)钕铁硼合金废料含有油料或者金属;氧化反应为放热反应(或其他合理答案)
(3) 85℃ 10/1
(4)强于
(5)
(6) 过滤、洗涤、干燥
【分析】钕铁硼合金废料主要含有稀土元素钕(Nd),还含有Fe、B及油料等。钕铁硼合金废料“自热焙烧”后,Nd、Fe、B以氧化物的形式存在;“酸溶”前B元素的氧化物已分离。“酸溶”后主要以的形式存在,向滤液1中加入N503进行萃取,N503先与结合生成,再将转移到有机相,有机相反萃取得到FeCl3溶液;水相中加P507萃取,有机相2加盐酸、草酸生成沉淀,过滤、洗涤、干燥,焙烧的Nd2O3。
【详解】(1)Nd为60号元素,在元素周期表中的位置是第六周期第ⅢB族;
(2)钕铁硼合金废料含有油料或者金属;氧化反应为放热反应所以“自热焙烧”不需持续加热。
(3)根据浸出率与温度、不同液固体积质量比的关系如图,从提高Nd的浸出率角度分析,“酸溶”的最佳条件为:超声辅助下适宜的浸出温度为85℃、液固比为10/1。
(4)“酸溶”后主要以的形式存在,向滤液1中加入N503进行萃取,N503先与结合生成,再将转移到有机相,可知与的相互作用强于与的相互作用。
(5)“沉钕”后,滤液中,,则,。
(6)“沉钕→焙烧”过程,经过“一系列操作”,获得固体,所以该系列操作是过滤、洗涤、干燥;所得在空气中“焙烧”时生成、Nd2O3,该反应的化学方程式为。
8.(1)或
(2) 双颈烧瓶(或二口烧瓶、二颈烧瓶) 过滤
(3)增大蒸发面积,加快蒸发速率
(4)保护Cu(I)不被氧化成Cu(II),以免影响产物的纯度
(5)d
(6) > 加入极性较小的乙醚有利于析出,加入极性较大的甲醇有利于析出,依据相似相溶原理,可判断极性大于
【分析】将、乙腈、过量Cu粉,在双颈烧瓶中进行反应制备中间产物[Cu(CH3CN)4]ClO4固体,经加热回流、搅拌,反应完成后经过滤,除去过量Cu粉等不溶物,得到含中间体的滤液,再用旋转蒸发仪进行浓缩,蒸出部分乙腈,随后滴加无水乙醚,使配合物X析出,最后过滤、洗涤得到配合物X,再次加入铜粉保护Cu(I)不被氧化,防止产物变质、纯度下降,将配合物X溶于二氯甲烷中,向溶液中滴加无水甲醇,使配合物Z从溶液中析出,过滤、洗涤、干燥得到配合物Z;
【详解】(1)为Cu(II)盐,体系中加入过量铜粉作还原剂,将Cu(II)还原为Cu(I),乙腈作为配体,与Cu(I)形成稳定的四配位络合物,反应在乙腈溶剂中进行,同时脱去结晶水,其反应的方程式为:或;
(2)仪器M的名称为双颈烧瓶;流程I中反应完成后,体系中有过量的Cu粉,需要过滤除去不溶性杂质,得到溶液,故操作a为过滤;
(3)旋转蒸发仪可增大蒸发面积,故其蒸除乙腈时旋转的作用为:增大溶液蒸发面积,加快乙腈的蒸发速率;
(4)Cu(I)具有较强的还原性,极易被氧化为Cu(II),故加入铜粉的目的是:保护Cu(I)不被氧化成Cu(II),以免影响产物的纯度;
(5)洗涤固体产物的试剂应能充分洗去固体表面的可溶性杂质,同时尽量减少目标产物的溶解损失,已知溶剂极性:甲醇>乙腈>二氯甲烷>乙醚,配合物Z为极性络合物,溶解度随溶剂极性降低而减小,
a.乙腈极性大,对配合物Z的溶解度较大,洗涤会导致产物溶解,a错误;
b.乙醚极性过小,无法洗去固体表面的极性杂质,b错误;
c.V(乙腈):V(乙醚)=3:1时,乙腈比例过高,混合溶剂极性仍大,对配合物Z的溶解损失仍较多,c错误;
d.V(乙腈):V(乙醚)=1:3时,乙醚为主要成分,混合溶剂极性适中,既能通过少量乙腈洗涤极性杂质,又能通过大量乙醚降低配合物Z的溶解度,减少溶解损失,d正确;
故选d。
(6)制备配合物X时,向乙腈浓缩溶液中滴加极性小的乙醚,X析出,根据相似相溶原理,X在极性大的乙腈中溶解度大,X的极性与乙腈更接近;制备配合物Z时,将X溶于二氯甲烷后,滴加极性更大的甲醇,Z从溶液中析出,说明Z在极性较小的二氯甲烷中溶解度更大,Z的极性与二氯甲烷更接近,故配合物X的极性大于配合物Z的极性。
9.(1)4s24p1
(2)
(3)>
(4)
(5)二次酸浸
(6) H2SO4 Na2GeO3
(7) 4 12 4×10-3
【分析】锌浸渣(含ZnFe2O4、Ga2O3、GeO2、PbO及SiO2等)在一次酸浸中加入硫酸( )和少量单宁酸。目的是溶解大部分金属氧化物,得到含有ZnSO4、Fe2(SO4)3的溶液,过滤后的滤渣用草酸溶液二次酸浸,镓、锗、铁分别以、、的形式进入溶液, 不溶于酸,铅离子( )则形成难溶的草酸铅( )沉淀,滤渣是“铅硅渣”( 和未除尽的 ),滤液中加入铁粉(Fe),目的是将溶液中的铁元素以草酸亚铁( )的形式沉淀出来,需要将 还原为 ,加入萃取剂(R),将溶液中的镓和锗的络合物从水相转移到有机相中,实现与其它杂质离子的分离,然后通过反萃取将镓和锗从有机相中分别提取出来,实现两者的分离。
【详解】(1)镓(Ga)的原子序数是31,核外电子排布为 ,价层电子排布式为 。
(2)由分析可知,ZnFe2O4与H2SO4发生反应生成 、 和 ,根据原子守恒配平化学方程式: 。
(3)已知:25℃时,,草酸的第一步电离平衡为: ,其电离常数表达式为: =10-1.25,已知滤液的pH < 1,所以 mol/L, ,所以 。
(4)由分析可知,“除铁”过程中,Fe和及过量的反应生成和,根据得失电子守恒和原子守恒配平离子方程式为:。
(5)“萃取”过程是将镓和锗的配合物从水相转移到有机相。萃取后剩下的水相称为“萃余液”。该溶液中主要含有草酸根离子( ),这与“二次酸浸”步骤所用的草酸溶液成分相似。因此,将萃余液循环利用到“二次酸浸”工序中,可以节约原料,降低成本。
(6)①根据图示转化关系,镓的配合物 在酸性条件下会转化为 进入水相,而锗的配合物 在酸性条件下不反应,仍留在有机相。因此,第一阶段加入硫酸( )溶液,可以使镓从有机相进入水相,实现初步分离。
②第一阶段分离后,有机相中主要含有锗的配合物。根据图示,锗的配合物在碱性条件下会转化为 进入水相。因此,向该有机相中加入氢氧化钠()溶液,可以使锗从有机相进入水相,得到含锗的化合物,如 (锗酸钠)。
(7)①观察晶胞图,金属节点分布在8个顶点和6个面心,个数为=4;
②观察晶胞图,两个金属节点之间的最近距离为面对角线的一半,晶胞边长为 ,面对角线长度为 ,因此最近距离为:,在面心立方结构中,每个金属节点(无论是顶点还是面心)的配位数为12,由于每两个最近的金属节点之间有一个桥联配体,因此每个金属节点连接的桥联配体数目为12个;
③根据题目图示,晶胞内部有8个空隙(图中白色圆圈表示),这些空隙位于晶胞的8个小立方体中心。每个空隙可以吸附1个Ge(IV),因此1个晶胞可以吸附8个Ge(IV)。1 mol晶胞的质量为2000 g,1 mol晶胞中含有 个晶胞,每个晶胞可吸附8个Ge(IV),因此1 mol晶胞可吸附 个Ge(IV),即8 mol Ge(IV)。吸附量 定义为单位质量的MOFs材料可吸附Ge(IV)的物质的量,即:或4×10-3mol·g-1。
10.(1)或
(2)、
(3)产生污染环境的气体
(4) 氧化和
(5) 2.8 6.3
(6)下降
(7)向滤液中滴加溶液,边加边搅拌,控制溶液的在8.2到12.0之间,使锌离子沉淀完全,静置后过滤、洗涤、干燥
【分析】炼锌废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质,经稀硫酸酸浸时,铜不溶解,Zn及其他价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外,其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液;然后通入硫化钠沉铜生成CuS沉淀;过滤后,滤液中加入Na2S2O8将锰离子氧化为二氧化锰除去,同时亚铁离子也被氧化为铁离子;再次过滤后,用氢氧化钠调节pH=4,铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去;第三次过滤后的滤液中加入次氯酸钠沉钴,得到Co(OH)3。
【详解】(1)Co是27号元素,根据构造原理,基态原子电子排布式为或;
(2)炼锌废渣中,Pb的+2价氧化物与稀硫酸反应生成难溶的,Cu单质不与稀硫酸反应,二者都留在浸渣中;
(3)酸浸后溶液呈酸性,加入时,会与反应生成有毒的硫化氢气体,造成空气污染;
(4)中过氧键具有强氧化性,可将氧化为沉淀除去,同时将氧化为,方便后续调pH沉铁;根据氧化还原配平得到反应的离子方程式为;
(5)沉铁需要保证完全沉淀,由图可知完全沉淀时pH最小为2.8;同时需要保证、不沉淀,由图可知开始沉淀时pH为6.3,因此pH范围为;
(6)沉钴的反应为,反应生成,浓度增大,溶液pH下降;
(7)根据题中给出的信息,“沉钴”后的滤液中有Zn元素以Zn2+形式存在,当pH>12后氢氧化锌会溶解转化为[Zn(OH)4]2-,因此,从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是:向滤液中滴加NaOH溶液,边加边搅拌,控制溶液的pH为8.2到12.0之间,使锌离子沉淀完全,静置后过滤、洗涤、干燥。
11.(1) d
(2)3.2
(3)c
(4) 、 、
(5)
(6) 与存在放电竞争,过大会让阴极上放电生成为主
【分析】废料液中含有的主要离子为、、、、、,加入氨水调节pH,除去了。滤液1加入氨水调节,生成沉淀,即滤渣1。滤液2加入,和生成和沉淀,即滤渣2。滤液3加入试剂X之后生成了,说明Tc发生了还原反应,需要加入还原剂。滤渣1在酸性溶液中,生成具有强氧化性的,将重新氧化为,再加入生成沉淀。
【详解】(1)Mn原子序数为25,比原子序数大18,说明两者同族且Tc位于Mn的下一周期。Tc的原子序数为,位于第五周期第ⅦB族,属于元素周期表的区;同副族价电子排布相似,Mn为,Tc价层电子排布为。
(2)完全沉淀时,,由得: ,两边取对数:,得,即,。
(3):中为价,中为价,化合价降低,需要加入还原剂,选项中只有是常见还原剂。
(4)根据分析可知滤渣2为、;还原沉淀后,滤液4中剩余加入引入的和原溶液中的。
(5)中为价,浸取后要得到可溶性(为价),被氧化,配平得离子方程式。
(6)阴极发生得电子的还原反应,得电子生成,酸性条件下配平得电极反应;硫酸浓度过大时,溶液中浓度高,优先于在阴极放电,因此Tc产率下降
【点睛】
12.(1)增大固体接触面积,加快反应速率,提高浸取率
(2)
(3)
(4)<
(5) 草酸与形成可溶性配位化合物 0.12(或)
【分析】废旧催化剂(主要成分为)中加入稀硫酸和,得到含有的滤液,中的Ce由价变为价,被氧化为,“沉铁”步骤除去,“萃取”后进入萃取液,最后得到Ce;萃余液中用草酸沉淀得到,“灼烧”后得到,最后得到La,据此分析。
【详解】(1)固体反应物接触面积越大,反应速率越快,浸出率越高,所以“浸取“前,对废旧催化剂进行粉碎处理的目的是增大固体接触面积,加快反应速率,提高浸取率;
(2)“浸取”时与反应生成,说明被氧化,氧化产物是,反应的离子方程式为;
(3)“沉铁”过程中需要完全沉淀,而不能沉淀,由表格数据可知,需调节pH的范围是;
(4)
一种萃取剂的结构可表示为(R为烷基),烷基是推电子基团,导致更难电离出氢离子,所以酸性会减弱,则;
(5)①据题给信息“草酸可与多种过渡金属离子形成可溶性配位化合物”可知,当草酸用量过多时,镧的沉淀率下降的原因是草酸与形成可溶性配位化合物;
②沉淀后所得滤液的,,溶液中;
③“灼烧”步骤中,与反应得到和一种无毒的气体,故灼烧时发生反应的化学方程式为。
13.(1)
(2)
(3)液固比大于10:1,浸出率升高不多,但酸浸液中含有硫酸和高锰酸钾,会消耗后面的试剂,后续处理废液负担大
(4)热分解法(或加热法)
(5) 1:2 浸出
(6)电负性小,原子半径大,中氧原子上电子云密度更高,更易结合
【分析】酸泥中主要含有、、等物质,浸出步骤加入的、,将HgSe氧化为,直接溶解为,加NaOH溶液,调节溶液pH,将转化为HgO沉淀,作为还原剂,将滤液1中的还原为单质Se,过滤得到粗Se和滤液2,滤液2可返回浸出步骤循环使用,提高原料利用率,滤渣HgO通过加热分解得到Hg。
【详解】(1)Se是34号元素,位于第四周期ⅥA族,价电子为最外层的6个电子,排布式为;
(2)浸出液中金属离子主要为和,结合加入的、,滤渣主要成分是和(被还原生成);发生反应的离子方程式:;
(3)理论最佳液固比为12:1,但实际选10:1,原因是液固比大于10:1,浸出率升高不多,但酸浸液中含有硫酸和高锰酸钾,会消耗后面的试剂,后续处理废液负担大;
(4)工业上由HgO制备Hg的最佳方法是热分解法(HgO受热分解为Hg和),反应方程式:;
(5)还原时,氧化剂为,还原剂为,反应为:氧化剂()和还原剂()的物质的量之比为1:2;“滤液2”主要含等,可返回到浸出步骤循环使用;
(6)电负性小,原子半径大,中氧原子上电子云密度更高,更易结合。
14.(1);
(2) 、
(3)
(4) 酸性过强,与结合生成HF,浓度降低导致除镁不完全
(5)冷却至30.8℃以下结晶
【分析】向废料中加入硫酸并通入空气,其中的NiS和金属氧化物被转化为硫酸盐,其中不参与反应,是难溶化合物,可通过过滤除去。向滤液中加入调节pH,被转化为沉淀,是滤渣Ⅱ的主要成分。向滤液中加入NaF沉淀,被转化为沉淀。之后利用萃取剂RH从水溶液中萃取出,再利用硫酸反萃实现的富集,最后得到的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作可得,据此作答。
【详解】(1)Ni是第28号元素,其简化电子排布式为。失去两个4s电子,价电子排布式为;
(2)在酸性条件下,NiS中的S元素从-2价升至0价,O元素从0价降至-2价,该反应离子方程式为:。由分析可知,滤渣Ⅰ中除S单质外还有和;
(3)用调节pH的过程中,在保证被完全沉淀的同时需避免被沉淀,根据表格信息,完全沉淀的pH为3.2,开始沉淀的pH为6.9,因此,调节pH的范围是。根据已知条件,萃取与反萃取的机理为:,反萃取过程中向有机相中加入,可使脱离有机相进入水相,得到溶液;
(4)当被完全沉淀时,,。当pH=4时,溶液中,则。HF是弱电解质,若酸性过强,会与结合生成HF,使溶液中降低,导致无法被完全除去;
(5)从图像可以看出,当温度低于30.8℃时,结晶水合物主要形态为,因此应该将溶液冷却至30.8℃以下结晶。
15.(1)
(2) “钝化”
(3)防止在“银转化”中与反应,造成试剂用量增大
(4) 0.06 0.0375
(5)
【分析】本流程从含的银铜锌共生矿中,利用物质性质差异分步分离提取铜、银:首先通过“钝化”在ZnS表面生成碱式碳酸锌,避免ZnS后续被捕收剂Z-200收集,浮选后分离得到铜矿物;剩余含银矿物经酸浸除杂,再经氯化浸出、亚硫酸钠配位转化,最后用连二亚硫酸钠还原得到单质银,流程中滤液可循环利用,提升原料利用率。
【详解】(1)钝化的目的是生成碱式碳酸锌覆盖在ZnS表面,反应物为和,生成碱式碳酸锌沉淀和,配平后得到上述离子方程式为;
(2)酸浸时,碱式碳酸锌与稀硫酸反应生成,ZnS与稀硫酸反应生成,故混合气体为和;滤液2中溶质主要为,可返回钝化工序循环利用。
(3)过多的和浓盐酸会引入大量、离子,后续“银转化”中与反应,提高后续处理的成本,浪费试剂,因此不易过量;
(4)的平衡常数。当两种配合物分布分数δ均为0.5时,此时。由题意,根据分布分数图像交点特征,交点处对应,则,当时,设,。代入得:,解得。 总Ag的物质的量为,Ag从+1价被还原为0价,共得到电子;中S为+3价,被氧化后生成(S为+4价),1mol 失去2mol电子,根据电子守恒,需要的物质的量为。
(5)根据原理图,反应物为、Cu(废铜渣)、硫酸,产物为、、,配平后得到上述化学方程式。
16.(1)将废料粉碎(或适当升高温度、搅拌、增大酸浓度等,任写一条即可)
(2)
(3) 99.9% In3+的离子半径比Ga3+大,与P204形成的配合物更稳定(或配位常数更大)
(4) Ga3+沉淀不完全 Ga(OH)3溶解
(5)
(6)
【分析】退役CIGS()薄膜太阳能电池芯片中加入硫酸和过氧化氢酸浸,Se元素转化为,加入二氧化硫将还原为Se,过滤后,用P204三级逆流萃取,有机相含In、水相含Cu和Ga,有机相经HCl反萃取得到InCl3,水相中调节pH为4.5沉淀Ga为Ga(OH)3,分离Ga和Cu,过滤后在含Ga(OH)3的滤渣中加入NaOH溶解得到含的溶液,再电解得到Ga。
【详解】(1)提高浸出速率可从增大接触面积、升高温度、增大反应物浓度、搅拌等方面考虑,常见措施有将废料粉碎、适当加热、搅拌、增大酸浓度等。(任写一条即可)
(2)酸浸后,Se(Ⅳ)以形式存在,被SO2还原为单质Se,SO2被氧化为,则离子方程式为。
(3)初始In的浓度为13 g/L,萃余液中In的浓度为0.015 g/L,则萃取率为;In和Ga为同族元素,In3+半径大于Ga3+,与P204中的配位原子结合时空间位阻小,形成的配合物更稳定,配位常数更大,因此In易被萃取而Ga基本不被萃取。
(4)Al和Ga位于同一主族,因此Ga(OH)3与Al(OH)3性质相似,具有两性,pH过低时,Ga3+不能完全沉淀,pH过高时,Ga(OH)3溶解生成,导致镓损失。
(5)据分析,电解精炼或电沉积镓时,阴极为碱性条件下得电子还原为Ga单质,电极反应为。
(6)①磷化镓的晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被Ga原子代替、顶点和面心的碳原子被P原子代替,设A1点坐标为(0,0,0),则Ga原子的分数坐标为,P原子位于顶点和面心,矩形中,该矩形内部x与y坐标相等,则处于该矩形内部的Ga原子的分数坐标为,故图3中Ga原子的位置为;
②一个晶胞中Ga的个数为4、P的个数为,即含有4个GaP,设立方晶胞的边长为a pm,则晶胞密度为,因此立方晶胞的边长为,如图所示,最近邻P和Ga原子距离为体对角线长的,即为。
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