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(2022·舟山模拟)
综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga2(Fe2O4)3、铁酸锌ZnFe2O4)获得3种金属盐,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常温下,浸出液中各离子的浓度及其开始形成氢氧化物沉淀的pH见表1。
②金属离子在工艺条件下的萃取率(进入有机层中金属离子的百分数)见表2。
表1金属离子浓度及开始沉淀的pH
金属离子 | 浓度(mol·L-1) | 开始沉淀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金属离子的萃取率
金属离子 | 萃取率(%) |
Fe2+ | 0 |
Fe3+ | 99 |
Zn2+ | 0 |
Ga3+ | 97-98.5 |
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(1)
Ga2(Fe2O4)3中Ga的化合价为,“浸出”时其发生反应的离子方程式为。
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(2)
滤液1中可回收利用的物质是,滤饼的主要成分是;萃取前加入的固体X为。
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(3)
Ga与Al同主族,化学性质相似。反萃取后,镓的存在形式为 (填化学式)。
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(4)
电解过程包括电解反萃取液制粗镓和粗镓精炼两个步骤。精炼时,以粗镓为阳极,以NaOH溶液为电解液,阴极的电极反应为。
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(5)
GaN可采用MOCVD (金属有机物化学气相淀积)技术制得:以合成的三甲基镓为原料,使其与NH3发生系列反应得到GaN和另一种产物,该过程的化学方程式为。
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