题目
镓（Ga）在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣（含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素）中提取镓及循环利用铝的工艺如图。碳素 铝锭处理 盐酸 铝片-|||-气 cdot (L)^-1-|||-电极 ↓-|||-氧化铝 电 炭 照 .圆 浸取 原料液-|||-解 渣 幽 陬 液 原-|||-冰晶石 1/ 晶体 结晶 调pH I室 AEM Ⅱ室-|||-↑ 溶液 提取 丁 溶液-|||-含F^-废液工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn+的原理如图。碳素 铝锭处理 盐酸 铝片-|||-气 cdot (L)^-1-|||-电极 ↓-|||-氧化铝 电 炭 照 .圆 浸取 原料液-|||-解 渣 幽 陬 液 原-|||-冰晶石 1/ 晶体 结晶 调pH I室 AEM Ⅱ室-|||-↑ 溶液 提取 丁 溶液-|||-含F^-废液已知：①pKa（HF）=3.2。②Na3[AlF6]（冰晶石）的Ksp为4.0×10-10。③浸取液中，Ga（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）以[MClm]（m-3）-（m=0～4）微粒形式存在，Fe2+最多可与2个Cl-配位，其他金属离子与Cl-的配位可忽略。（1）“电解”中，反应的化学方程式为 ____ 。（2）“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为 ____ 。（3）“还原”的目的：避免 ____ 元素以 ____ （填化学式）微粒的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。（4）“LAEM提取”中，原料液的Cl-浓度越 ____ ，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向I室中加入 ____ （填化学式），以进一步提高Ga的提取率。（5）“调pH”中，pH至少应大于 ____ ，使溶液中c（F-）＞c（HF），有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c（Na+）=0.10mol•L-1，则[AlF6]3-的浓度为 ____ mol•L-1。（6）一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co：Ga：Ni= ____ ，其立方晶胞的体积为 ____ nm3。碳素 铝锭处理 盐酸 铝片-|||-气 cdot (L)^-1-|||-电极 ↓-|||-氧化铝 电 炭 照 .圆 浸取 原料液-|||-解 渣 幽 陬 液 原-|||-冰晶石 1/ 晶体 结晶 调pH I室 AEM Ⅱ室-|||-↑ 溶液 提取 丁 溶液-|||-含F^-废液
镓（Ga）在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣（含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素）中提取镓及循环利用铝的工艺如图。
工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn+的原理如图。
已知：①pKa（HF）=3.2。
②Na3[AlF6]（冰晶石）的Ksp为4.0×10-10。
③浸取液中，Ga（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）以[MClm]（m-3）-（m=0～4）微粒形式存在，Fe2+最多可与2个Cl-配位，其他金属离子与Cl-的配位可忽略。
（1）“电解”中，反应的化学方程式为 ____ 。
（2）“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为 ____ 。
（3）“还原”的目的：避免 ____ 元素以 ____ （填化学式）微粒的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。
（4）“LAEM提取”中，原料液的Cl-浓度越 ____ ，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向I室中加入 ____ （填化学式），以进一步提高Ga的提取率。
（5）“调pH”中，pH至少应大于 ____ ，使溶液中c（F-）＞c（HF），有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c（Na+）=0.10mol•L-1，则[AlF6]3-的浓度为 ____ mol•L-1。
（6）一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co：Ga：Ni= ____ ，其立方晶胞的体积为 ____ nm3。
工艺中，LAEM是一种新型阴离子交换膜，允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子Mn+的原理如图。
已知：①pKa（HF）=3.2。
②Na3[AlF6]（冰晶石）的Ksp为4.0×10-10。
③浸取液中，Ga（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）以[MClm]（m-3）-（m=0～4）微粒形式存在，Fe2+最多可与2个Cl-配位，其他金属离子与Cl-的配位可忽略。
（1）“电解”中，反应的化学方程式为 ____ 。
（2）“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为 ____ 。
（3）“还原”的目的：避免 ____ 元素以 ____ （填化学式）微粒的形式通过LAEM，从而有利于Ga的分离。
（4）“LAEM提取”中，原料液的Cl-浓度越 ____ ，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度过高，会降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向I室中加入 ____ （填化学式），以进一步提高Ga的提取率。
（5）“调pH”中，pH至少应大于 ____ ，使溶液中c（F-）＞c（HF），有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成。若“结晶”后溶液中c（Na+）=0.10mol•L-1，则[AlF6]3-的浓度为 ____ mol•L-1。
（6）一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元。该合金的晶胞中，粒子个数最简比Co：Ga：Ni= ____ ，其立方晶胞的体积为 ____ nm3。
题目解答
答案
解：（1）“电解”是电解熔融的氧化铝冶炼铝单质，反应的化学方程式为2Al2O3（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O2↑，
故答案为：2Al2O3（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O2↑；
（2）“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为Ga3++4Cl-=[GaCl4]-，
故答案为：Ga3++4Cl-=[GaCl4]-；
（3）由已知，浸取液中，Ga（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）以[MClm]（m-3）（m=0～4）微粒形式存在，为了避免铁元素以[FeCl6]3-的微粒形式通过LAEM，故要加入铝片还原Fe3+，从而有利于Ga的分离，
故答案为：铁；[FeCl6]3-；
（4）“LAEM提取”中，原料液的Cl-浓度越高，更有利于生成[GaCl4]-的反应正向移动，更有利于Ga的提取，在不提高原料液酸度的前提下，同时不引入新杂质，可向I室中加入NaCl,提高Cl-浓度，进一步提高Ga的提取率，
故答案为：高；NaCl；
（5）由pKa（HF）=3.2，Ka（HF）=$\frac{c（{H}^{+}）×c（{F}^{-}）}{c（HF）}$=10-3.2，为了使溶液中c（F-）＞c（HF），c（H+）=$\frac{c（HF）}{c（{F}^{-}）}$×10-3.2＜10-3.2mol/L，故pH至少应大于3.2，有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成，若“结晶”后溶液中c（Na+）=0.10mol•L-1，根据Na3[AlF6]（冰晶石）的Ksp为4.0×10-10，[AlF6]3-浓度为$\frac{{K}_{sp}}{{c}^{3}（N{a}^{+}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-10}}{0.{1}^{3}}$mol/L=4.0×10-7mol•L-1，
故答案为：3.2；4.0×10-7；
（6）合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元，取Ga为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga,Ni处于晶胞棱心和体心，Ga和Ni形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体体心为Co,故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co：Ga：Ni=2：1：1，晶胞棱长为两个最近的Ga之间（或最近的Ni之间）的距离，为2a nm,故晶胞的体积为8a3nm3，
故答案为：2：1：1；8a3。
故答案为：2Al2O3（熔融）$\frac{\underline{\;\;\;电解\;\;\;}}{冰晶石}$4Al+3O2↑；
（2）“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]-的离子方程式为Ga3++4Cl-=[GaCl4]-，
故答案为：Ga3++4Cl-=[GaCl4]-；
（3）由已知，浸取液中，Ga（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）以[MClm]（m-3）（m=0～4）微粒形式存在，为了避免铁元素以[FeCl6]3-的微粒形式通过LAEM，故要加入铝片还原Fe3+，从而有利于Ga的分离，
故答案为：铁；[FeCl6]3-；
（4）“LAEM提取”中，原料液的Cl-浓度越高，更有利于生成[GaCl4]-的反应正向移动，更有利于Ga的提取，在不提高原料液酸度的前提下，同时不引入新杂质，可向I室中加入NaCl,提高Cl-浓度，进一步提高Ga的提取率，
故答案为：高；NaCl；
（5）由pKa（HF）=3.2，Ka（HF）=$\frac{c（{H}^{+}）×c（{F}^{-}）}{c（HF）}$=10-3.2，为了使溶液中c（F-）＞c（HF），c（H+）=$\frac{c（HF）}{c（{F}^{-}）}$×10-3.2＜10-3.2mol/L，故pH至少应大于3.2，有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成，若“结晶”后溶液中c（Na+）=0.10mol•L-1，根据Na3[AlF6]（冰晶石）的Ksp为4.0×10-10，[AlF6]3-浓度为$\frac{{K}_{sp}}{{c}^{3}（N{a}^{+}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-10}}{0.{1}^{3}}$mol/L=4.0×10-7mol•L-1，
故答案为：3.2；4.0×10-7；
（6）合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心，形成如图所示的结构单元，取Ga为晶胞顶点，晶胞面心也是Ga,Ni处于晶胞棱心和体心，Ga和Ni形成类似氯化钠晶胞的结构，晶胞中Ga和Ni形成的8个小正方体体心为Co,故晶胞中Ga、Ni个数为4，Co个数为8，粒子个数最简比Co：Ga：Ni=2：1：1，晶胞棱长为两个最近的Ga之间（或最近的Ni之间）的距离，为2a nm,故晶胞的体积为8a3nm3，
故答案为：2：1：1；8a3。