像、錮、鉉及其化合物

【核心知識梳理】

1.錢、錮、鴕的原子結(jié)構(gòu)

原子符號3iGa49lll81T1

電子排布式[Arl3dl04s24p'[Kr|4dl(l5s25p'[Xel4f145d,06s26p)

cC'Z

原子結(jié)構(gòu)示意圖(+47)2818181(+49)2818183(481)281832183

價層電子排布圖USf四t回t

(軌道表示式)4s4p5s5p6s6p

價層電子排布式4s24Pl5s2fpi6s26Pl

周期表中的位置第四周期第IHA族第五周期第niA族第六周期第川A族

2.錢、錮、鈍的單質(zhì)

⑴物理性質(zhì)：錢是銀白色軟金屬，熔點(diǎn)為29.7646C,在人的手掌中就能熔化，而其沸點(diǎn)為2229C,

熔點(diǎn)和沸點(diǎn)之差在所有金屬中是最大的?；谶@一特點(diǎn)，鍍被用來制造測量高溫的溫度計。錮、詫

的物理性質(zhì)和錢近似

(2)化學(xué)性質(zhì)

①鉉、錮和鴕3種金屬都能與非氧化性酸反應(yīng)

2Ga+3H2soM稀)=Ga2(SO4)3+3H2T

2In+3H2so?稀)=In2(SO4)3+3H2T

2T1+3H2so?稀)=Tb(SO4)3+3H2T

②錢、鋼和銘3種金屬都能與氧化性酸反應(yīng)，Ga、In被氧化到+3價，T1只被氧化到+1價

Ga+6HN(h(濃)=Ga(NO3)3+3NO2f+3H2。

hi+6HNO3(濃)一Iii(NO3h+3NO2f+3H2。

Tl+2HNO3(濃)=InN0.3+NO2T+H2O

③Ga與鋁類似，具有兩性，金屬性弱于鋁，既可以與酸反應(yīng)，也可以與堿反應(yīng)

2Ga+2NaOH+6H2O=2Na[Ga(OH)4l+3H2T

④常溫下，錢與鋼表面存在氧化層，導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)不活潑

⑤錢、錮和鉉與F2反應(yīng)劇烈，與CE、Brz、h及P，S等反應(yīng)較慢，有的反應(yīng)需要加熱

3.像、鈿和鴕的寂化物和氫僦化物

錢、鋼和銘的氫氧化物均不穩(wěn)定，且按綠、鋼、鴕的順序穩(wěn)定性下降。這些氧化物均易脫水，生成

氧化物

(l)Ga(OH)3、In(OH)3微熱時脫水，生成氧化物：2M(OH)3=^=M2O3+3H2O(M=Ga或In)

(2)T1(OH)3不穩(wěn)定到幾乎不能存在，向T1C13溶液中加入強(qiáng)堿，將直接生成TI2O3沉淀

2Tleb+6NaOH=ThO.4+6NaCl+3H2O

(3)TbO3棕色的受熱熔化后發(fā)生分解，產(chǎn)物是黑色的TLO：T12O3=^=T12O+O2t

(4)ALO3和A1(OH)3屬于典型的兩性化合物，而GazCh和Ga(0H)3為兩性偏酸性。在鋁、錢、錮、鴕

的氫氧化物中,Ga(0H)3酸性最強(qiáng),比A1(OH)3強(qiáng)，Ga(OH)3可溶于NH3H2O,而A1(OH)3不溶于

NH3H2O

3-

Ga(OH)3+3OH-=[Ga(OH)6]

(5)1^03和In(0H)3幾乎無兩性表現(xiàn)，1由。3溶于酸，但不溶于堿

(6)T1OH盡管的堿性不如KOH強(qiáng)，但仍不失為強(qiáng)堿

⑺錢、錮和銘的氫氧化物(M(0H)3)雖然極不穩(wěn)定，但它們在水中的溶解度卻相當(dāng)小，其Ksp數(shù)量級

均在ICT44?田廠46,可見比A1(OH)3還難溶

4.Tl(m)的化合物

⑴Ti(ni)是較強(qiáng)氧化劑，具有較強(qiáng)的氧化性，可以將許多物質(zhì)氧化

T12(SO4)3+4FeSO4=TbSO,+2Fe2(SO4)3

T1(NO3)3+SO24-2H2O=TlNO3+H2sO4+2HNO3

TI(NO3)3+3KI=3KNO3+TII1+I21

⑵由于Tl(m)的氧化性強(qiáng)，TIBrj.TII3難于存在。T1C13也不穩(wěn)定，受熱時易分解成白色的T1C1

TICIT=TICI+CLT

4.TI⑴的化合物

(I)TI⑴遇到強(qiáng)氧化劑時可以被氧化成Ti(in)

①硝酸亞銘可以被氯氣流氧化成硝酸鏈和氯化銘：3TINO3+3Cl2=TI(NO3h+2TICh

②T1C1的懸濁液在氯氣流下加熱，冷卻后生成白色針狀結(jié)晶水合氯化銘：T1CH-C12+4H2O=^=

T1C13*4H2O

③H2O2也可以將TKD氧化成T12O3

⑵硫酸亞鈍溶液中加入NaCl,將生成T1C1沉淀：Tl2so4+2NaCl=TlCl[+Na2SO4

⑶硫酸亞匏溶液中加入NaHS,將生成黑色TLS沉淀：TI2SO4+NaHS=Tl2Si+NaHSO4

(4)向亞花鹽溶液中加入強(qiáng)堿，雖然可以生成TIOH,但TIOH受熱時很容易分解

2T12SO4+2NaOH=TiOHj4-Na2so4

2T1OH=^=T12O+H2O

⑸T1Q在水中溶解度很小，但可以溶于硫酸，生成硫酸氫亞鋁：T1C1+H2SO4=TIHSO4+3HC1,TIC1

連同其他鹵化詫對于光很敏感，見光將其分解成單質(zhì)

5.錢與錮的制備

(1)因?yàn)殄X常與鋁、鋅、銘等金屬混在一起，所以可在提取出這些金屬之后的廢料中提取。例如，由

鋁磯土礦制備AL03的工藝流程中，鋁酸鹽溶液經(jīng)CO2酸化后分離出A1(OH)3沉淀的母液富集了錢。

將母液再次經(jīng)CO2酸化后便可得到富集的Ga(OH)3,使之溶于堿再進(jìn)行電解即可得到單質(zhì)像

-

Ga(OH)3+OH-=Ga(OH)7,Ga(OH)I+3e-=Ga+4OH

⑵綱的制備方法是將提取過的閃鋅礦殘渣用硫酸浸取，酸浸取液經(jīng)中和后投入鋅片，綱就沉積在鋅

片上，用極稀的硫酸溶去鋅，將不溶雜質(zhì)溶于硝酸，再加入BaCCh，便沉淀出氧化錮，在高溫下用

氫氣還原制得金屬鋼

【鞏固練習(xí)】

1.Ga(錢)的穩(wěn)定同位素鴕Ga和耳Ga是顯示地表風(fēng)化過程的?種指示劑。下列說法不正確的是()

A.旅力和《Ga的化學(xué)性質(zhì)不相同B.可用質(zhì)譜法區(qū)分享?Ga和J|Ga

C.Ga位于元素周期表中第四周期、笫IHA族D.Ga的笫?電離能大于K的第一電離

能

2.近年來我國科技研究取得重大成就，科技創(chuàng)新離不開化學(xué)。下列相關(guān)敘述正確的是()

A.量子通信材料螺旋碳納米管TEM與石墨烯互為同位素

B.中國空間站太陽翼使用氮化像(GaN)半導(dǎo)體材料，GaN屬于新型金屬材料

C,可再生生物降解餐具的成分為聚乳酸(PLA),PLA屬于有機(jī)高分子材料

D.華為Ma(e60pro手機(jī)的CPU基礎(chǔ)材料是SiO：

3.從碎化錢廢料(主要成分為GaAs、FC2O3,Si(h和CaCO3)中回收錢和碑的工藝流程如圖所示。下

列說法錯誤的是()

NaOH,H2O2H2SO4H2SO4濾渣in尾液

黑鏟T堿浸|浸出液中和J濾渣勺酸溶H旋流電積1Ga

TT?

濾渣1濾液-1^1-Na3AsO4-12H2O

A.“堿浸”時，溫度保持在70C的目的是提高“堿浸”速率，同時防止H2O2過度分解

B.濾渣IH的主要成分是H2s04

C.“旋流電積”所得“尾液”溶質(zhì)主要是H2so4,可進(jìn)行循環(huán)利用，提高經(jīng)濟(jì)效益

D.得到Na3AsCU?l2H2O的操作為直接蒸干

4.用“H2s04浸出一萃取”法從鉛煙灰（主要含有303,還含有PbO和SiCh雜質(zhì)）中回收單質(zhì)錮（In）

的生產(chǎn)工藝流程如圖所示。

已知：I.“萃取”反應(yīng)：In2（SO4）3+6（HA）2（有機(jī)液）一^2In（HA2）3（有機(jī)液）+3H2so4

H.“反萃”反應(yīng)：In（HA2）3（有機(jī)液）+4HC1P^3（HA）2（有機(jī)液）+HInCL

下列說法正確的是（）

A.“高溫酸浸”時，用濃鹽酸代替稀硫酸可提高酸浸速率

B.“萃取”時，等量的萃取劑一次萃取和分多次萃取的效率相同

C.“反萃”時，適當(dāng)增加鹽酸的濃度可提高鋼的反萃取率

D.“置換”時，得到海絹錮的化學(xué)方程式為：Zn+2HhC14=ZnCl2+H21+2InCh

5.錮（In）是一種稀有燙金屬，：泛應(yīng)用于航空航天、太陽能電池等高科技領(lǐng)域。從銅煙灰酸浸渣（主

要含PbO、FeAsO4?2H2O、ImCh）中提取錮的工藝流程如圖：

的水溶液

下列說法錯誤的是（）

A.整個流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)是萃余液

B.亞鐵離子在萃取劑中的溶解度大于水中的溶解度

C.“水浸”所得浸渣中還含有PbSO4

D.“還原鐵”時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++S2O3=2Fe2++S40l

6.（2024.廣東卷）錢（Ga）在半導(dǎo)體、記憶合金等高精尖材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種從電解鋁的副產(chǎn)品

炭渣（含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素）中提取錢及循環(huán)利用鋁的工藝如下

殘渣超純

Ga(CH,)3

(純度N99.9999%)

已知：①金屬Ga的化學(xué)性質(zhì)和Al相似，Ga的熔點(diǎn)為29.8C

②日2。(乙醛)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作為配體

③相關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)：

物質(zhì)

Ga(CH3)3Et2OCH?INR3

沸點(diǎn)/℃55.734.642.4365.8

回答下列問題：

⑴晶體Ga(CHj)3的晶體類型是

(2)“電解精煉”裝置如圖所示，電解池溫度控制在40?45℃的原因是

_______________________________，陰極的電極反應(yīng)式為

出料口陽極殘液出u

⑶“合成Ga(CH?3(El2O)”工序中的產(chǎn)物還包括MgL和CH3MgI,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

(4)“殘渣”經(jīng)純水處理，能產(chǎn)生可燃性氣體，該氣體主要成分是

(5)下列說法錯誤的是

A.流程中EtzO得到了循環(huán)利用

B.流程中，“合成Ga2Mg5”至“工序X”需在無水無氧的條件下進(jìn)行

C.“工序X”的作用是解配Ga(CH3)3(NR3),并蒸出Ga(CH3)3

D.用核磁共振氫譜不能區(qū)分Ga(CH3)3和CH3I

(6)直接分解GMCHAMEtzO)不能制備超純Ga(CH3)3,而本流程采用“配體交換”工藝制備超純Ga(CH3)3

的理由是_____________________________________

(7)比較分子中的C-Ga-C鍵角大小：Ga(CH3)3Ga(CH3)3(Et2。)(填“>”、"V”或“=”),

其原因是_____________________________

8.(2021?湖北卷)廢舊太陽能電池CIGS具有較高的回收利用價值，其主要組成為CuInosG徹sSez。某

探究小組回收處理流程如下：

H2so4、H2O2

回答下列問題：

⑴硒(Se)與S為同族元素，Se的最外層電子數(shù)為:錢(Ga)和錮(In)位于周期

表第三土族，Culn3GM.5SC2中Cu的化合價為

(2)“酸浸氧化”發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為

-5_3533

(3)25℃時，已知：^b(NHvH2O)=2.0xl0,^P[Ga(0H)31=I.OxlO,/Csp[In(OHh]=I.OxIO_,

Ksp[Cu(OH)2]=1.0x1OR,浸出液中c(Cu2+)=0.01molL。當(dāng)金屬陽離子濃度小于L()x|()-5mol.L

時完全沉淀，1/?恰好完全沉淀時溶液的pH約為一(保留一位小數(shù))；若繼續(xù)加入6.0mol/L氨水

至過量，觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是先有藍(lán)色沉淀，然后；為探究Ga(OH)3在筑水中能否溶解，

計算反應(yīng)Ga(OH)3(s)+NH3-H2(X=i[Ga(OH)4「+NH4+的平衡常數(shù)K=；(已知Ga3++4OH

\=KGa(OH)4「K'=l.(?1034)

(4廣濾渣”與SOCb混合前需要洗滌、干燥，檢驗(yàn)濾渣中SO『是否洗凈的試劑是:“回流過濾”

中SOCL的作用是將氫氧化物轉(zhuǎn)化為氯化物和作

(5)“高溫氣相沉積”過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為

9.從伸化線廢料(主要成分為GaAs,含F(xiàn)ezCh、SiO?和CaCCh等雜質(zhì))中回收錢和神的工藝流程如圖

所示：

NaOH,H,()?H2S()4H2S()4濾渣III尾液

碎化銀漿

堿浸電解

廢料一*化

濾渣I濾液操作NaW2H,0

已知：Ga(OH)3是兩性氫氧化物?；卮鹣铝袉栴}：

⑴寫出Ga(OH)3的電離方程式：__________________________________________

(2)“漿化”過程將碎化錢廢料轉(zhuǎn)變?yōu)閼覞嵋?，目的?/p>

(3)“堿浸”過程，碑化保轉(zhuǎn)化為NaGaO2和Na3AsO4,該反應(yīng)的離子方程式為

(4)“電解”時，陰極放電的電極反應(yīng)式為。

⑸向“調(diào)pH”后得到的濾液中加入足量NaOH溶液，使pH大于12,經(jīng)______________、降溫結(jié)晶、

過游、洗滌、后得到NasAsO#2H2。

10.GaN是制造微電子器件，光電子器件的新型半導(dǎo)體材料，綜合利用煉鋅礦渣｛主要含鐵酸綠

fGa2(Fe2O4)3b鐵酸鋅(ZnFeQQ,還含少量Fe及?些難溶于酸的物質(zhì)｝獲得金屬鹽，并進(jìn)?步利用

錢鹽制備具有優(yōu)異光電性能的氮化錢(GaN),部分工藝流程如圖

稀硫酸鹽酸鐵粉萃取劑

H2O2

煉鋅

萃取

礦渣f水層

(FeCb溶液)

浸出渣濾液I

---------Ga(CH)―(粗錢

GaN—MOCVD~3-3合成^-電解一反萃取

t

CHBrNaOH溶液

NH33

已知：①Fe20r在酸性條件下不穩(wěn)定，易轉(zhuǎn)化為F/+

②常溫下，“浸出液”中的金屬離子對應(yīng)的氫氧化物的溶度積常數(shù)如下表，離子濃度小于lxl(r

5moi時可視為沉淀完全

氫氧化物

Fe(0H)2Fe(OH)3Zn(OH)2Ga(0H)3

Ksp4.9X10-172.8x1O-391.8xl0-148.0x10-32

@lg2?0.3,lg5?0.7

回答下列問題：

(1)為提高浸出率，可采取的措施為,(填標(biāo)號)

a.將礦渣粉碎b.降低溫度c.杷稀硫酸換成濃硫酸d.延長浸出時間

⑵已知纖鋅礦結(jié)構(gòu)的GaN晶胞結(jié)構(gòu)與金剛石結(jié)構(gòu)類似，則該種GaN晶體的類型為

基態(tài)Ga原子價層電子的軌道表示式為

(3)ZnFe2O4與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_

(4)“調(diào)pH”時需調(diào)節(jié)溶液pH的最小值為一

⑸檢驗(yàn)“濾液I”中是否含有Fe*的試劑為.(填名稱)

⑹電解反萃取液(溶質(zhì)為GaAlO》制粗線的裝置如圖所示，陽極的電極反應(yīng)式為.

11.從某鈕(Bi)、鋅的冶煉廠的高錮煙灰(主要含ZnO、B12O3,Fe2O3.S11O2、某2O3)中提取的和錫的

流程如圖：

75%H2SO4濾液2系列操作*nCh溶液一>In

而鈿煙灰濾渣1酸溶一

(BiObSO’f便回~~>BiCh溶距區(qū)畫—NaBiO3

鹽酸、/aCl溶液

NaOH、NaQO溶液

已知：SnCh不溶于稀硫酸；NaBiCh難溶于水

回答下列問題：

(I)“濾液I”中含有的金屬陽離子有.(填離子符號)

⑵“酸浸”過程中使用稀硫酸而不用75%的)H6CU溶液,其原因是

(3)“酸溶”生成的(BiO)2s。4中，Bi元素的化合價為

（4）“轉(zhuǎn)化2”時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

⑸“系列操作”的流程如下：

H2A2/煤油X燒堿溶液較涔的X

II

T萃取T7薛瓦卜＞水相

水相有機(jī)相;濾液；

已知：“萃取”時發(fā)生反應(yīng)：M〃+（金屬陽離子）+H2A乂有機(jī)液）=^M（HA2）〃（有機(jī)液）+〃H+；1中

與AP+相似，易水解

①試劑X的名稱為,“萃取”和“反萃取”的目的是_______________

②關(guān)于虛線框內(nèi)的實(shí)驗(yàn)步驟，下列說法正確的是（填標(biāo)號）

A.可以提高InC13溶液的濃度

B.燒堿溶液可用純堿溶液代替

C.需用到分液漏斗、燒杯、玻璃棒等儀器

（6）akg的高錮煙灰經(jīng)上述流程后，得到NaBiCh質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w的產(chǎn)品bg,則高錮煙灰中Bi的百分含

量為（用含。、卬的計算式表示）

【錢、錮、鴕及其化合物】答案

1.Ao解析：A.胃Ga和1Ga為同位素，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，但物理性質(zhì)有所差異，故A錯誤；

B.質(zhì)譜法可以測相對分子量，由于同位素的相對質(zhì)量不同，可用質(zhì)譜法區(qū)分§?Ga和《Ga,故B正確；

C.Ga位于元素周期表第四周期第IIIA族，故C正確；D.同一周期元素的第一電離能隨著原子序

數(shù)的增大而呈增大的趨勢，Ga的第一電離能大于K的第一電離能，故D正確；故選：Ao

2.Co解析：A.碳納米管TEM與石墨烯都是碳元素組成的單質(zhì)，二者互為同素異形體，A不正確；

B.金屬材料包括金屬及合金，氮化鎂(GaN)半導(dǎo)體材料中，GaN屬于新型無機(jī)非金屬材料，B不正

確；C.聚乳酸(PLA)為有機(jī)高分子化合物，則PLA屬于有機(jī)高分子材料，C正確；D.手抗的CPU

基礎(chǔ)材料是Si,SiCh用于生產(chǎn)光導(dǎo)纖維，D不正確；故選C?

3.Do解析：A.“堿浸”時，溫度保持在70C可以提高“堿浸”速率，同時防止溫度過高過氧化氫分解，

故A正確；B.根據(jù)流程分析可知，SiCh堿浸時發(fā)生反應(yīng)生成SiOT進(jìn)入溶液，加入H2sCh后又反應(yīng)

生成H2so4,而Ga元素又溶于過量的硫酸，所以濾渣HI主要為H2so公故B正確；C.“旋流電積”

時，Ga2(SCU)3溶液電解生成Ga、0?和H2so4,所以“尾液”溶質(zhì)主要是H2so4,可進(jìn)行循環(huán)利用，故

C正確；D.因?yàn)V液中有其他物質(zhì)，宜接蒸干會有雜質(zhì)，且會脫結(jié)晶水，故D錯誤；答案選D。

4.Co解析：A.二氧化鎰與液鹽酸加熱生成氯氣，且高溫會造成大量的HC1揮發(fā)造成損失，不能提

高酸漫速率，A錯誤；B.每一次萃取都是按照一定比例進(jìn)行的溶質(zhì)分配，所以多次萃取的效率更高，

B錯誤；C."反萃”時，適當(dāng)增加鹽酸的濃度，平衡In(HA2)3(有機(jī)液)+4HCl=^3(HA”(有機(jī)液)+

HInCL正向移動，可提高錮的反萃取率，C正確；D.“置,換”時鋅與HInCL反應(yīng)產(chǎn)生In單質(zhì)而不是氫

氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

3Zn+2HInC14=3ZnCh+2HC14-2In,D錯誤；綜上所述答案為C。

5.Bo解析：A.由流程可知萃余液中主要成分為硫酸，可循環(huán)利用，A正確；B.萃取劑加入亞鐵

離子進(jìn)入水層，所以得出亞鐵離子在萃取劑中溶解度小于水中溶解度，故B錯誤；C.PbO與H2sCh

反應(yīng)生成難溶于水的PbSO3C正確；D.根據(jù)還原鐵的信息，可知鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子、S20T轉(zhuǎn)

3+2+

化為SKX',反應(yīng)為：2Fe+S2O?=2Fe+S40r,D正確。

故答案選B。

電解

A,+30

6.(1)2A12O3N=^64^

(2)Ga3++4Cr=[GaCl4j-

(3)鐵[FeCUJ3-

(4)高NaCl

(5)3.24.0x10-7

(6)2：1：18a3

解析：電解鋁的副產(chǎn)品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)進(jìn)行焙燒，金屬轉(zhuǎn)化

為氧化物，焙燒后的固體加入鹽酸浸取，浸取液加入鋁片將Fe3+進(jìn)行還原，得到原料液，原料液利用

LAEM提取，[GaCL『通過交換膜進(jìn)入H室并轉(zhuǎn)化為Ga3+,H室溶液進(jìn)一步處理得到保，I室溶液加

入含F(xiàn)-的廢液調(diào)pH并結(jié)晶得到NaAlFs晶體用于包解鋁；

電解

(1)“電解”是電解垃融的氧化鋁冶煉鋁單質(zhì)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2AL6N嬴市64Al+3023

(2)“浸取"中，由Ga3+形成[GaCR-的離子方程式為Ga3++4Cr=[GaC14]~；

⑶由已知，浸取液中，Ga(III)和Fe(III)以［MClml(m-3)(m=0~4)微粒形式存在，為了避免鐵元素以［FeChF

的微粒形式通過LAEM,故要加入鋁片還原Fe",從而有利于Ga的分離；

(4)“LAEM提取”中，原料液的C1-濃度越高，更有利于生成［GaCL］一的反應(yīng)正向移動，更有利于Ga的

提取，在不提高原料液酸度的前提下，同時不引入新雜質(zhì)，可向I室中加入NaCl,提高Ct濃度，進(jìn)

一步提高Ga的提取率；

c(H+)c(F-)

732

⑸由pKa(HF)=3.2,Ka(HF)=/\=10-,為了使溶液中c(F?c(HF),

C(HF)

c(HF)

+

c(H)=X10-3-2<10-3-2mol/L,故pH至少應(yīng)大于3.2,有利于［A1F6P配離子及NaslAlF"品體的生

成,若“結(jié)晶”后溶液中c(Na+)=0.10molL」，根據(jù)Na^AlFe］(冰晶石)的馬為4.0x10」。,次叫尸?濃度為

K4.0x1010

v____V=__________

=4.0xl0-7molL-*

⑹合金的晶體結(jié)構(gòu)可描述為Ga與Ni交替填充在Co構(gòu)成的立方體體心，形成如圖所示的結(jié)構(gòu)單元，

取Ga為晶胞頂點(diǎn)，品胞面心也是Ga,Ni處于晶胞棱心和體心，Ga和Ni形成類似氯化鈉晶胞的結(jié)

構(gòu)，晶胞中Ga和Ni形成的8個小正方體體心為Co,故晶胞中Ga、Ni個數(shù)為4,Co個數(shù)為8,粒

子個數(shù)最簡比Co:Ga:Ni=2:l:l,晶胞棱長為兩個最近的Ga之間(或最近的Ni之間)的距離，為2anm,

故晶胞的體積為8a3nm。

7.(1)分子晶體

(2)保證Ga為液體，便于純Ga流出Ga3++3e-=Ga

(3)8CH3l+2Et2O+Ga2Mg5=2Ga(CH3)3(Et2O)+3Mgi2+2CH3Mgi

(4)CH4

(5)D

(6)NR3沸點(diǎn)較高，易與Ga(CH3)3分離，EtzO的沸點(diǎn)低于Ga(CH3)3,一起氣化，難以得到超純

Ga(CH3)3

2

(7)>Ga(CH3)3中Ga為sp雜化，所以為平面結(jié)構(gòu)，而Ga(CH3)3(Et2。)中Ga為sp，雜化，

所以為四面體結(jié)構(gòu)，故夾角較小

解析：以粗徐為原料，制備超純Ga(CHa)3,粗Ga經(jīng)過電解精煉得到純Ga,Ga和Mg反應(yīng)生產(chǎn)Ga2Mg5,

Ga2Mgs和CH3I、Et20反應(yīng)生成Ga(CH?)3(Et2O)、Mgb和CEMgl,然后經(jīng)過蒸發(fā)溶劑、蒸惚，除去

殘港MgL、CH3MgI,加入NR3進(jìn)行配體交換、進(jìn)一步蒸出得到超純Ga(CH3)3,EhO重復(fù)利用。⑴

晶體Ga(CH3)3的沸點(diǎn)較低，晶體類型是分子晶體；(2)電解池溫度控制在40?45c可以保證Ga為液

體，便于純Ga流出；粗Ga在陽極失去電子，陰極得到Ga,電極反應(yīng)式為Ga3++3e-=Ga;(3)“合成

Ga(CH3)3(Et2。戶工序中的產(chǎn)物還包括Mgl2和CH3MgI,該反應(yīng)的化學(xué)方程式8CH3I+2Et2O+

Ga2Mg5=2Ga(CH3)3(Et2O)+3Mgl2+2CH3MgI;(4)“殘渣''含CH3MgI,經(jīng)純水處理，能產(chǎn)生可燃性

氣體CH*(5)A項(xiàng)，流程中已2。得到了循環(huán)利用，A正確；B項(xiàng)，Ga(CH3)3(Et?O)容易和水反應(yīng)，

容易被氧化，則流程中，“合成Ga2Mg『至"工序X”需在無水無氧的條件下進(jìn)行，B正確；C項(xiàng)，“配

體交換”得到Ga(CH3)3(NR3),“工序X”先解配Ga(C%)3(NR3)后蒸出Ga(C%)3,C正確；D項(xiàng),二者

甲層的環(huán)境不同，核磁共振氫譜化學(xué)位移不同，用核磁共振氫譜能區(qū)分Ga(CH3)3和CH3I,D錯誤；

故選D;(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)時由于Et2O的沸點(diǎn)較低,與Ga(CH3)3一起蒸出，不能制備超純

Ga(CH3)3,而本流程采用“配體交換”工藝制備超純Ga(CH3)3的理由是，根據(jù)題給相關(guān)物質(zhì)沸點(diǎn)可知，

NR3沸點(diǎn)遠(yuǎn)高-丁Oa(CH3)3,與Oa(CH3)3易分離；(7)分子中的C-Ga-C鍵角Ga(CH3)3>Ga(CH?)3(Ei2O),

23

其原因是Ga(CH3)3中Ga為sp雜化，所以為平面結(jié)構(gòu)，而Ga(CH3)3(EsO)中Ga為sp雜化，所以為

四面體結(jié)構(gòu)，故夾角較小。

8.(1)6+1

(2)Cu2。+H2O2+2H2so4==2CuSO4+3%0

(3)4.7藍(lán)色沉淀溶解，溶液變?yōu)樯钏{(lán)色2.0x10-6

(4)HC1溶液、BaCL溶液溶劑

高溫

(5)GaClj+NH3=GaN+3HCI

解析：(DSe與S同主族，故其最外層有6個電子。Se為VIA組元素，化合價為-2,Ga與In同為

HIA組元素，化合價均為+3,根據(jù)化合價規(guī)則可求得Cu的化合價為+1；⑵該化合物中Ga和In元

素均處于最高價態(tài)，高溫焙燒時Se元素轉(zhuǎn)化為SeCh,則酸浸氧化時H2O2氧化+1價的Cu,高溫焙燒

時Cu轉(zhuǎn)化為更為穩(wěn)定的CU2O,故酸浸氧化時發(fā)生的主要氧化還原反應(yīng)為：

CU2O+H2O2+2H2so4==2CUSO4+3H2O；⑶根據(jù)Ks祖n(OH)3]=c(In3+>c3(OH-)可求得當(dāng)14+完全沉淀

時溶液的c(OH—)=1.0xlOT2&3),進(jìn)而求得pH=4.7.若繼續(xù)加入6.0mol/L氨水至過量，先生成藍(lán)色

23+

CU(OH)2沉淀，然后藍(lán)色沉淀溶解，得到深藍(lán)色溶液CU(NH3)4-O將Ga(OHh(s)^=iGa(aq)+3OH-(叫)、

Ga3++3OH=[Ga(OH)"、NHjHaO^NHr+OH三個反應(yīng)疊加可以得到

+

Ga(OH)3(s)+NH3H2O^(Ga(OH)4]-+NH4,則該平衡常數(shù)

K=Ksp[Ga(OH)3]K'-Kb=LOxlO—35xl.OxlO34x2.OxlO—5=2.0x10-6；(4)加氨水的目的是沉淀溶液中的

33

Ga\In*,得到的濾液I主要含有(NHSSO』、CU(NH3)4SO4,檢臉濾渣中SO是否洗凈，可加入鹽酸

酸化的BaCL溶液。SOCh與體系中少許的H20生成HCI和SO?,故能將氫氧化物轉(zhuǎn)化為氯化物，同

時將濾渣進(jìn)行分散，讓反應(yīng)得以充分進(jìn)行，故作溶劑作用；⑸高溫氣相沉積時GaCh和NH3反應(yīng)生成

高溫

GaN,同時得至"HCI:GaCh+NH3=^=GaN+3HCIo

9.(1)H2O+H++GaOT=^Ga(OH)3=^Ga3++3OH-

(2)增大固液接觸面積，提高堿浸速率

(3)GaAs+4OH-+4H2O2=GaOf+AsOi-+6H2O

(4)Ga3+4-3e-=Ga

(5)蒸發(fā)濃縮(或加熱濃縮)低溫干燥

解析：

謝大固液

接觸面積,Ga(OH),.

含NaSO八

提高就浸H;Si(),猥表HI的(卜

速率：

?H;S(I4ll;S()4足液2s5

仲化鐐

漿化一減浸■?浸出液一調(diào)

廢料[>H邀到「及漫卜T瓶

Na^AsOa工4WNM.I2H4)

小濾液1

主要發(fā)生GaAz40H+4H:(),=

(；aO+As()]+6IM)

;