金屬鎵擁有電子工業脊梁的美譽，鎵與鋁同族，化學性質相似。綜合利用煉鋅礦渣[主要含鐵酸鎵Ga2（Fe2O4）3、鐵酸鋅ZnFe2O4]獲得3種金屬鹽，并利用鎵鹽電解制備金屬鎵，部分工藝流程如圖：
已知：①常溫下，浸出液中各離子的濃度及其開始形成氫氧化物沉淀的pH見下表：
| 金屬離子 | Fe2+ | Fe3+ | Zn2+ | Ga3+ |
| 濃度（mol?L-1 ） |
1.0×10-3 | 4.0×10-2 | 1.5 | 3.0×10-3 |
| 開始沉淀pH | 8.0 | 1.7 | 5.5 | 3.0 |
| 金屬離子 | Fe2+ | Fe3+ | Zn2+ | Ga3+ |
| 萃取率（%） | 0 | 99 | 0 | 97～98.5 |
（1）Ga2（Fe2O4）3中的Fe化合價為
+3
+3
。“浸出”時Ga2（Fe2O4）3礦渣經過硫酸浸出獲得2種金屬鹽，該反應的離子方程式為 Ga2（Fe2O4）3+24H+=2Ga3++6Fe3++12H2O
Ga2（Fe2O4）3+24H+=2Ga3++6Fe3++12H2O
。（2）“過濾”后濾液中可回收利用的物質是
硫酸鋅
硫酸鋅
。濾餅的主要成分是 Fe（OH）3、Ga（OH）3
Fe（OH）3、Ga（OH）3
（填化學式）。（3）濾液中殘余的Ga3+ 的濃度為
3.0×10-10.2
3.0×10-10.2
mol?L-1。（4）“萃取”前加入的Fe的目的是
還原鐵離子
還原鐵離子
。（5）“反萃取”時鎵元素發生反應的離子方程式
Ga3++4OH-=GaO2-+2H2O
Ga3++4OH-=GaO2-+2H2O
。（6）“電解”過程包括電解反萃取液制粗鎵和粗鎵精煉兩個步驟。精煉時，以粗鎵為陽極，以NaOH溶液為電解液，陰極的電極反應式為
GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-
GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-
。【考點】制備實驗方案的設計；原電池與電解池的綜合．
【答案】+3；Ga2（Fe2O4）3+24H+=2Ga3++6Fe3++12H2O；硫酸鋅；Fe（OH）3、Ga（OH）3；3.0×10-10.2；還原鐵離子；Ga3++4OH-=GaO2-+2H2O；GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：18引用：2難度：0.5
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1．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業廢渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據下表數據：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，檢驗
Fe3+已經除盡的試劑是．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變為碳酸亞鐵沉淀，則操作B是．
（5）煅燒A的反應方程式是．
（6）a g燒渣經過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質量分數應不低于（用含a、b的表達式表示）．發布：2025/1/19 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.5 -
2．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業廢渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖：
（1）在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據下表數據：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，檢驗Fe3+已經除盡的試劑是；當pH=5時，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變為碳酸亞鐵沉淀，則A的操作是．
（5）a g燒渣經過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質量分數應不低于（用含a、b的表達式表示）．發布：2025/1/19 8:0:1組卷：114引用：4難度：0.5 -
3．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業廢渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據下表數據：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常溫下，當pH=5時，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變為碳酸亞鐵沉淀，則A的操作是．發布：2025/1/19 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.5