18. 综合利用炼锌矿渣(主要含铁酸镓Ga
2(Fe
2O
4)
3、铁酸锌ZnFe
2O
4)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),部分工艺流程如下:
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 |
(1)Ga
2(Fe
2O
4)
3中Ga的化合价为
______,“浸出”时其发生反应的离子方程式为
______。
(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
______。
(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)。
(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
______。
(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NH
3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
______。
(6)滤液1中残余的Ga
3+的浓度为
______ mol·L
-1 (写出计算过程)。