強化練三化學工藝流程1．綜合利用煉鋅礦渣[主要含鐵酸鎵Ga2(Fe2O4)3、鐵酸鋅ZnFe2O4，還含少量Fe及一些難溶于酸的物質]獲得金屬鹽，并進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：①Fe2Oeq\o\al(2－,4)在酸性條件下不穩(wěn)定，易轉化為Fe3＋。②常溫下，“浸出液”中金屬離子的濃度、完全沉淀的pH及對應濃度下開始沉淀的pH見表。金屬離子Fe2＋Fe3＋Zn2＋Ga3＋濃度/(mol·L－1)1.0×10－34.0×10－21.53.0×10－3完全沉淀的pH(當離子濃度≤1×10－5mol·L－1)8.343.28.25.3開始沉淀的pH7.342.45.83.8③金屬離子在該工藝條件下的萃取率(進入有機層中金屬離子的百分數(shù))見表。金屬離子Fe2＋Fe3＋Zn2＋Ga3＋萃取率/%099097～98.5④在電解過程中，電位為正表現(xiàn)出氧化性，電位為負表現(xiàn)出還原性。以Ga的電位為參照，F(xiàn)e、Cu的電位為正，Zn的電位為負；以Ga3＋的電位為參照，F(xiàn)e2＋、Cu2＋的電位為正，Zn2＋的電位為負。⑤“水層”中只含有一種金屬陽離子?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)鐵原子的價層電子排布式為__________________________________________；“轉化1”中加入H2O2的作用是____________________________________________________________________________________________________________________。(2)“轉化2”中加入的固體X為________________(填化學式)；Ga與Al同主族，化學性質相似，“反萃取”過程中發(fā)生反應的離子方程式為____________________________________________________________________________________________________。(3)“電解”過程包括電解反萃取液制粗鎵和粗鎵精煉兩個步驟。若將某工業(yè)粗鎵(含少量Zn、Fe、Cu雜質)進行電解精煉制高純鎵，精煉時，以粗鎵為陽極，以NaOH溶液為電解液，陰極的電極材料為____________(填名稱)，陽極泥中含有的金屬有____________(填化學式)。(4)利用上述流程綜合利用煉鋅礦渣可獲得的金屬鹽除鎵鹽、鈉鹽外、還有______________________、____________________(填化學式)。(5)采用MOCVD(金屬有機化合物化學氣相沉積)技術制備的GaN，晶胞如圖1，可看作金剛石晶胞內部的碳原子被Ga原子取代。①設晶胞邊長為anm，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則GaN晶體的密度為____________(用含a和NA的表達式表示)g·cm－3。②以晶胞參數(shù)為單位長度建立的坐標系可表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分數(shù)坐標，若沿z軸投影的晶胞中所有原子分布如圖2，則3號原子的分數(shù)坐標為______________。答案(1)3d64s2把Fe2＋氧化成Fe3＋(2)FeGa3＋＋4OH－=GaOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)高純鎵Cu、Fe(4)ZnSO4FeCl2(5)①eq\f(84×4,NAa×10－73)②(eq\f(3,4)，eq\f(1,4)，eq\f(1,4))解析煉鋅礦渣用稀硫酸酸浸后所得濾液中含有Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋、Ga3＋，加入雙氧水氧化Fe2＋，調節(jié)pH＝5.4，沉淀Fe3＋和Ga3＋，濾液1中含有Zn2＋；得到的濾餅加入鹽酸酸化得到氯化鐵和氯化鎵，加入固體鐵把Fe3＋轉化為Fe2＋，然后利用萃取劑萃取Ga3＋，加入氫氧化鈉溶液使Ga3＋轉化為NaGaO2，電解NaGaO2溶液生成單質Ga，據此分析回答問題。(5)①由晶胞結構可知，Ga、N原子個數(shù)均為4，晶胞質量為eq\f(4×14＋4×70,NA)g，晶胞體積為(a×10－7)3cm3，則GaN晶體的密度為ρ＝eq\f(\f(4×14＋4×70,NA)g,a×10－73cm3)＝eq\f(84×4,NAa×10－73)g·cm－3。2．廢舊鋅錳電池中的黑錳粉含有MnO2、MnO(OH)、NH4Cl和少量ZnCl2、Fe2O3及炭黑等，為了保護環(huán)境、充分利用錳資源，通過下圖流程制備MnSO4?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)25Mn原子的簡化電子排布式為____________________。(2)“濾液a”的主要成分為NH4Cl，另外還含有少量ZnCl2等。①用離子方程式表示“濾液a”呈酸性的原因：_______________________________________________________________________________________________________。②根據下圖所示的溶解度曲線，將“濾液a”蒸發(fā)結晶、________、洗滌、干燥，得NH4Cl固體。(3)“焙炒”的目的是除炭、氧化MnO(OH)等?？諝庵蠴2氧化MnO(OH)的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)探究“酸浸”中MnO2溶解的適宜操作。實驗Ⅰ.向MnO2中加入H2O2溶液，產生大量氣泡；再加入稀H2SO4，固體未明顯溶解。實驗Ⅱ.向MnO2中加入稀H2SO4，固體未溶解；再加入H2O2溶液，產生大量氣泡，固體完全溶解。①實驗Ⅰ中MnO2的作用是_________________________________________________，實驗Ⅱ中H2O2的作用是____________________________________________________。②由實驗可知，“酸浸”溶解MnO2時加入試劑的順序是_______________________。(5)證明MnSO4溶液中Fe3＋沉淀完全：取少量溶液，滴加__________(填試劑)，觀察到__________(填現(xiàn)象)。答案(1)[Ar]3d54s2(2)①NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋②趁熱過濾(3)4MnO(OH)＋O2eq\o(=,\s\up7(△))4MnO2＋2H2O(4)①催化劑還原劑②先加入稀硫酸再加入過氧化氫溶液(5)KSCN溶液溶液不變色解析黑錳粉水洗除去可溶性物質，分離出固體通入空氣焙炒從而除炭并氧化MnO(OH)為二氧化錳，加入稀硫酸、過氧化氫生成硫酸錳，加入MnO調節(jié)pH過濾分離得到硫酸錳溶液。3．20℃下，制作網紅“天氣瓶”流程如下，請根據制作流程，結合下列信息和所學知識，回答問題：溫度/℃0102030405060708090100硝酸鉀溶解度/g13.320.931.645.863.985.5110138169202246氯化銨溶解度/g29.433.237.241.445.850.455.360.265.671.277.3樟腦()是一種白色晶體，易溶于酒精、難溶于水。(1)樟腦難溶于水，易溶于酒精的原因主要是_________________________________________________________________________________________________________。(2)由硝酸鉀、氯化銨制備得到“溶液b”的過程中需要用到的玻璃儀器有__________________________________。得到“溶液c”時需控制溫度50℃，可采取的方法是________________________________________________________________________。(3)實驗中發(fā)現(xiàn)硝酸鉀溶解速率很慢，請推測原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)溫度改變，天氣瓶內或清澈干凈，或渾濁朦朧，或產生大片美麗的結晶。請通過計算說明0℃時出現(xiàn)的是樟腦晶體：____________________________，推測晶體產生的原因________________________________________________________________________。(5)從晶體生長析出的角度分析，“天氣瓶”制作中硝酸鉀和氯化銨的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)水分子極性較強，而樟腦和乙醇均為弱極性分子(2)燒杯、玻璃棒、量筒水浴加熱(3)氯化銨在溶液中的水解反應為吸熱反應，溶液溫度降低(4)0℃時硝酸鉀溶解度為13.3g，氯化銨溶解度為29.4g,33g溶劑水能溶解硝酸鉀約4.4g和氯化銨約9.7g，溶解的最大量均大于2.5g樟腦在酒精中的溶解度隨溫度升高而增大，溶解速率隨溫度降低而減小(5)控制樟腦晶體高速生長過程中的連續(xù)成核(或減緩樟腦晶體的生長速度)，便于得到較大晶體解析eq\f(29.4×33,100)g≈9.7g，硝酸鉀和氯化銨在溶液中能夠溶解的最大質量均大于2.5g，所以0℃時出現(xiàn)的晶體是樟腦晶體。4．銦是一種稀有貴金屬，廣泛應用于航空航天、太陽能電池等高科技領域。從火法煉銅煙灰酸浸渣(主要含PbO、Fe2O3、In2O3)中提取銦和氧化鉛的工藝流程如圖：已知：①焙燒后金屬元素均以硫酸鹽的形式存在。②In(OH)3屬于弱電解質?；卮鹣铝袉栴}：(1)基態(tài)銦(49In)原子價層電子的軌道表示式為____________________________。(2)“還原鐵”反應的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________________________。(3)“萃取除鐵”中，當溶液pH＞1.5時，萃取劑對In3＋的萃取率隨pH的升高而下降，原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)生成PbO粗品的化學方程式為___________________________________________________________________________________________________________________。(5)為測定某PbO產品的純度，探究小組同學準確稱取PbO樣品1.161g，加入稀硝酸使其完全溶解，再加入蒸餾水配制成50.00mL溶液，冷卻至25℃，用0.100mol·L－1H2SO4滴定該溶液，滴定曲線如圖所示。已知：PbO＋2HNO3=Pb(NO3)2＋H2O；a點的坐標為(50,3.8)。①25℃，Ksp(PbSO4)＝________________。②PbO產品的純度＝________%(保留到整數(shù)位)。(6)PbO的晶胞結構如圖所示，晶體密度為ρg·cm－3，用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞中Pb2＋與O2－的最近距離為______cm。答案(1)(2)2Fe3＋＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O=2Fe2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋(3)In(OH)3屬于弱電解質，pH升高，銦離子(In3＋)發(fā)生水解，導致In3＋的萃取率下降(4)PbSO4＋2NaOHeq\o(=,\s\up7(△))PbO＋Na2SO4＋H2O(5)①10－7.6②96(6)eq\r(3,\f(223,2ρNA))解析火法煉銅煙灰酸浸渣(主要含PbO、Fe2O3、In2O3)經硫酸化、焙燒，得到的焙砂含有PbSO4、Fe2(SO4)3、In2(SO4)3，向焙砂中加入H2O水浸，PbSO4難溶于水，則浸渣中含有PbSO4，向浸渣中加入10%NaOH溶液在加熱條件下反應，再冷卻、過濾得到PbO粗品，再經過提純得到PbO純品，F(xiàn)e2(SO4)3、In2(SO4)3易溶于水，則浸液中含有Fe2(SO4)3、In2(SO4)3，向浸液中加入Na2SO