题目
从砷化镓废料（主要成分为GaAs、含Fe2O3、SiO2和CaCO3等杂质）中回收镓和砷的工艺流程如图所示：NaOH、H2O2 H2SO4 NaOH滤渣Ⅲ 尾液-|||-申化镓 ↓ ↑-|||-废料 一 浆化 → 碱浸1 → 浸出液 调pH 滤渣Ⅱ 碱浸2 → 电解 Ga-|||-↓-|||-滤渣I 滤液→ 操作 →Na3AsO4·12H2O已知：①Ga与Al同族，Ga（OH）3是两性氢氧化物。②25℃时，Ksp[Ga（OH）3]=7.0×10-36，电离常数Ka[Ga（OH）3]=1.0×10-7。回答下列问题：（1）写出Ga（OH）3在水中的电离方程式： ____ 。（2）“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是 ____ 。（3）“碱浸1”过程，砷化镓转化为NaGaO2和Na3AsO4，该反应的离子方程式为 ____ 。（4）为提高镓的回收率，加硫酸调pH的最大值是 ____ （溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于1.0×10-6时，认为该微粒沉淀完全，lg7≈0.85）。（5）“电解”是指用传统的方法将Ga（OH）3溶解到NaOH溶液中，电解得到金属镍。电解时，GaO2-在阴极放电的电极反应式： ____ 。（6）向“调pH”后得到的滤液中加入足量NaOH溶液，使pH大于12，经 ____ 、降温结晶、过滤、洗涤、 ____ 后得到Na3AsO4⋅12H2O。（7）某同学为了探究可逆反应AsO33-（aq）+I2（aq）+2OH-（aq）⇌AsO43-（aq）+2I-（aq）+H2O（l）。设计如图1所示装置。实验操作及现象：按图1装置加入试剂并连接装置，电流由C2流向C1。当不产生电流时，向图1装置左边烧杯中加入一定量2mol⋅L-1盐酸，发现又产生电流，实验中电流与时间的关系如图2所示：NaOH、H2O2 H2SO4 NaOH滤渣Ⅲ 尾液-|||-申化镓 ↓ ↑-|||-废料 一 浆化 → 碱浸1 → 浸出液 调pH 滤渣Ⅱ 碱浸2 → 电解 Ga-|||-↓-|||-滤渣I 滤液→ 操作 →Na3AsO4·12H2O下列说法正确的是 ____ 。a．实验开始时，电子由C1经盐桥流向C2b．图2中，b点时反应达到化学平衡状态c．向左边烧杯中加入盐酸后，平衡逆向移动d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，平衡逆向移动，电流增大
从砷化镓废料（主要成分为GaAs、含Fe2O3、SiO2和CaCO3等杂质）中回收镓和砷的工艺流程如图所示：
已知：①Ga与Al同族，Ga（OH）3是两性氢氧化物。
②25℃时，Ksp[Ga（OH）3]=7.0×10-36，电离常数Ka[Ga（OH）3]=1.0×10-7。
回答下列问题：
（1）写出Ga（OH）3在水中的电离方程式： ____ 。
（2）“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是 ____ 。
（3）“碱浸1”过程，砷化镓转化为NaGaO2和Na3AsO4，该反应的离子方程式为 ____ 。
（4）为提高镓的回收率，加硫酸调pH的最大值是 ____ （溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于1.0×10-6时，认为该微粒沉淀完全，lg7≈0.85）。
（5）“电解”是指用传统的方法将Ga（OH）3溶解到NaOH溶液中，电解得到金属镍。电解时，GaO2-在阴极放电的电极反应式： ____ 。
（6）向“调pH”后得到的滤液中加入足量NaOH溶液，使pH大于12，经 ____ 、降温结晶、过滤、洗涤、 ____ 后得到Na3AsO4⋅12H2O。
（7）某同学为了探究可逆反应AsO33-（aq）+I2（aq）+2OH-（aq）⇌AsO43-（aq）+2I-（aq）+H2O（l）。设计如图1所示装置。实验操作及现象：按图1装置加入试剂并连接装置，电流由C2流向C1。当不产生电流时，向图1装置左边烧杯中加入一定量2mol⋅L-1盐酸，发现又产生电流，实验中电流与时间的关系如图2所示：
下列说法正确的是 ____ 。
a．实验开始时，电子由C1经盐桥流向C2
b．图2中，b点时反应达到化学平衡状态
c．向左边烧杯中加入盐酸后，平衡逆向移动
d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，平衡逆向移动，电流增大
已知：①Ga与Al同族，Ga（OH）3是两性氢氧化物。
②25℃时，Ksp[Ga（OH）3]=7.0×10-36，电离常数Ka[Ga（OH）3]=1.0×10-7。
回答下列问题：
（1）写出Ga（OH）3在水中的电离方程式： ____ 。
（2）“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是 ____ 。
（3）“碱浸1”过程，砷化镓转化为NaGaO2和Na3AsO4，该反应的离子方程式为 ____ 。
（4）为提高镓的回收率，加硫酸调pH的最大值是 ____ （溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于1.0×10-6时，认为该微粒沉淀完全，lg7≈0.85）。
（5）“电解”是指用传统的方法将Ga（OH）3溶解到NaOH溶液中，电解得到金属镍。电解时，GaO2-在阴极放电的电极反应式： ____ 。
（6）向“调pH”后得到的滤液中加入足量NaOH溶液，使pH大于12，经 ____ 、降温结晶、过滤、洗涤、 ____ 后得到Na3AsO4⋅12H2O。
（7）某同学为了探究可逆反应AsO33-（aq）+I2（aq）+2OH-（aq）⇌AsO43-（aq）+2I-（aq）+H2O（l）。设计如图1所示装置。实验操作及现象：按图1装置加入试剂并连接装置，电流由C2流向C1。当不产生电流时，向图1装置左边烧杯中加入一定量2mol⋅L-1盐酸，发现又产生电流，实验中电流与时间的关系如图2所示：
下列说法正确的是 ____ 。
a．实验开始时，电子由C1经盐桥流向C2
b．图2中，b点时反应达到化学平衡状态
c．向左边烧杯中加入盐酸后，平衡逆向移动
d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，平衡逆向移动，电流增大
题目解答
答案
解：（1）Ga（OH）3是两性氢氧化物，类比氢氧化铝，其电离方程式为：Ga3++3OH-⇌Ga（OH）3⇌H2O+H++GaO2-，
故答案为：Ga3++3OH-⇌Ga（OH）3⇌H2O+H++GaO2-；
（2）“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是：增大固液接触面积，提高碱浸速率，
故答案为：增大固液接触面积，提高碱浸速率；
（3）“碱浸1”过程加入了NaOH是碱性环境，加入的H2O2体现氧化性，砷化镓转化为NaGaO2和Na3AsO4，所以该反应的离子方程式：GaAs+4OH-+4H2O2=GaO2-+AsO43-+6H2O，
故答案为：GaAs+4OH-+4H2O2=GaO2-+AsO43-+6H2O；
（4）根据要求溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于1.0×10-6时，认为该微粒沉淀完全，则溶液的pH大于GaO2-完全沉淀的pH，小于Ga（OH）3开始溶解的pH，Ksp[Ga（OH）3]=7.0×10-36，则c（OH-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Ga（OH）_{3}]}{1{0}^{-6}}}$=$\root{3}{\frac{7.0×1{0}^{-36}}{1{0}^{-6}}}$=$\root{3}{7}$×10-10mol/L，c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{7}×1{0}^{-10}}$mol/L，pH=-lgc（H+）=-lg$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{7}×1{0}^{-10}}$=4.28，故加硫酸调pH的最大值是4.28，
故答案为：4.28；
（5）根据信息，GaO2-在阴极得电子电解金属镍，阴极的电极反应式是：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-，
故答案为：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-；
（6）制得Na3AsO4⋅12H2O用到的是冷却结晶的方法，具体的操作为：蒸发浓缩，降温结晶，过滤，洗涤，低温干燥，
故答案为：蒸发浓缩（或加热浓缩）；低温干燥；
（7）根据电流由C2流向C1，可知C2是正极，C1是负极，
a．电子流向与电流流向相反，所以实验开始时，电子由C1经电流表流向C2，电子不能通过盐桥，故a错误；
b．图2中，b点电流为0，所以此时反应达到化学平衡状态，故b正确；
c．向左边烧杯中加入盐酸后会消耗OH-，AsO33-（aq）+I2（aq）+2OH-（aq）⇌AsO43-（aq）+2I-（aq）+H2O（l），平衡逆向移动，故c正确；
d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，增大了OH-浓度，AsO33-（aq）+I2（aq）+2OH-（aq）⇌AsO43-（aq）+2I-（aq）+H2O（l）平衡正向移动，电流增大，故d错误；
故答案为：bc。
故答案为：Ga3++3OH-⇌Ga（OH）3⇌H2O+H++GaO2-；
（2）“浆化”过程将砷化镓废料转变为悬浊液，目的是：增大固液接触面积，提高碱浸速率，
故答案为：增大固液接触面积，提高碱浸速率；
（3）“碱浸1”过程加入了NaOH是碱性环境，加入的H2O2体现氧化性，砷化镓转化为NaGaO2和Na3AsO4，所以该反应的离子方程式：GaAs+4OH-+4H2O2=GaO2-+AsO43-+6H2O，
故答案为：GaAs+4OH-+4H2O2=GaO2-+AsO43-+6H2O；
（4）根据要求溶液中含镓元素的微粒的浓度不大于1.0×10-6时，认为该微粒沉淀完全，则溶液的pH大于GaO2-完全沉淀的pH，小于Ga（OH）3开始溶解的pH，Ksp[Ga（OH）3]=7.0×10-36，则c（OH-）=$\root{3}{\frac{{K}_{sp}[Ga（OH）_{3}]}{1{0}^{-6}}}$=$\root{3}{\frac{7.0×1{0}^{-36}}{1{0}^{-6}}}$=$\root{3}{7}$×10-10mol/L，c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{7}×1{0}^{-10}}$mol/L，pH=-lgc（H+）=-lg$\frac{1{0}^{-14}}{\root{3}{7}×1{0}^{-10}}$=4.28，故加硫酸调pH的最大值是4.28，
故答案为：4.28；
（5）根据信息，GaO2-在阴极得电子电解金属镍，阴极的电极反应式是：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-，
故答案为：GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-；
（6）制得Na3AsO4⋅12H2O用到的是冷却结晶的方法，具体的操作为：蒸发浓缩，降温结晶，过滤，洗涤，低温干燥，
故答案为：蒸发浓缩（或加热浓缩）；低温干燥；
（7）根据电流由C2流向C1，可知C2是正极，C1是负极，
a．电子流向与电流流向相反，所以实验开始时，电子由C1经电流表流向C2，电子不能通过盐桥，故a错误；
b．图2中，b点电流为0，所以此时反应达到化学平衡状态，故b正确；
c．向左边烧杯中加入盐酸后会消耗OH-，AsO33-（aq）+I2（aq）+2OH-（aq）⇌AsO43-（aq）+2I-（aq）+H2O（l），平衡逆向移动，故c正确；
d．若将所加的盐酸换成氢氧化钠溶液，增大了OH-浓度，AsO33-（aq）+I2（aq）+2OH-（aq）⇌AsO43-（aq）+2I-（aq）+H2O（l）平衡正向移动，电流增大，故d错误；
故答案为：bc。