Question

【题目】镓是制作高性能半导体的重要原料。工业上常从锌矿冶炼的废渣中回收镓。已知某锌矿渣主要含Zn、Si、Pb、Fe、Ga的氧化物，利用该矿渣制镓的工艺流程如下：

已知：①镓在元素周期表中位于第四周期第ⅢA族，化学性质与铝相似。

②lg2=0.3 lg3=0.48。

③部分物质的Ksp如下表所示。

物质	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)为了提高酸浸速率，除适当增加硫酸浓度外，应采取的措施有__________________（写出两条）。滤渣1的主要成分是硫酸铅及_________________(写化学式)。

(2)加入H2O2的目的是(用离子方程式表示)______________________ 。

(3)室温条件下，若浸出液中各阳离子的浓度均为0.01mo/L，当溶液中某种离子浓度小于1×10-5mol/L时即认为该离子已完全除去，则pH应调节的范围为___________________。

(4)操作D包括：_______________过滤、洗涤、干燥。

(5)电解法制备金属镓。用惰性电极电解NaGaO2溶液即可制得金属镓，写出阴极电极反应式________________________。

Answer 1

【答案】升高温度、粉碎、搅拌等 SiO2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 5.48<pH<6.6 蒸发浓缩、冷却结晶 GaO2-+2H2O+3e-=Ga+4OH-

【解析】

某锌矿渣主要含Zn、Si、Pb、Fe、Ga的氧化物，加入硫酸，经过滤，得到滤渣Ⅰ为SiO2、PbSO4，浸出液含有Zn、Fe、Ga的离子，加入过氧化氢，可氧化亚铁离子生成铁离子，调节溶液pH生成Fe(OH)3、Ga(OH)3沉淀，滤液含有硫酸锌，经蒸发浓缩、冷却结晶可得到硫酸锌晶体，滤渣2含有Fe(OH)3、Ga(OH)3，加入过量的氢氧化钠，可生成NaGaO2溶液，过滤得到有Fe(OH)3，分解可生成氧化铁，电解NaGaO2溶液，可制备Ga，以此解答该题。

(1)为了提高酸浸速率，除适当增加硫酸浓度外，应采取的措施有将矿物质粉碎、升高温度、搅拌等；由以上分析可知滤渣1为SiO2、PbSO4；

(2)在滤液中加入H2O2的目的是氧化Fe2+，调节溶液pH沉淀Fe3+，反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(3)调pH的目的是使Fe3+、Ga3+沉淀完全而Zn2+不沉淀，Ga(OH)3完全沉淀时，c(OH-)=mol/L=3×10-9mol/L，则此时溶液的pH=5.48；如生成Zn(OH)2，则c(OH-)=mol/L=4×10-8mol/L，则此时溶液的pH=6.6，故应调节pH范围为5.48<pH<6.6；

(4)操作D得到晶体，涉及操作为：蒸发浓缩，冷却结晶过滤、洗涤、干燥；

(5)①阴极上GaO2-发生还原反应生成Ga，电极方程式为GaO2-+2H2O+3e-=Ga+4OH-。