Question

【題目】金屬鎵有“電子工業(yè)脊梁”的美譽(yù)，鎵及其化合物應(yīng)用廣泛。

（1） 鎵（Ga）的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，鎵元素在周期表中的位置是_______。

（2）鎵能與沸水劇烈反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鎵，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________。

（3）氮化鎵在電和光的轉(zhuǎn)化方面性能突出，是迄今理論上光電轉(zhuǎn)化效率最高的材料。

資料：鎵的熔點(diǎn)較低（29．8℃），沸點(diǎn)很高（2403℃）。

①傳統(tǒng)的氮化鎵（GaN）制備方法是采用GaCl3與NH3在一定條件下反應(yīng)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________。

②當(dāng)代工業(yè)上固態(tài)氮化鎵（GaN）的制備方法是利用鎵與NH3在1000℃高溫下合成，同時(shí)生成氫氣，每生成l mol H2時(shí)放出10.27 kJ熱量。該可逆反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 ____________________________________。

③在密閉容器中，充入一定量的Ga與NH3發(fā)生上述反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)平衡體系中NH3的體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)P和溫度T的關(guān)系曲線如圖1所示。

圖中A點(diǎn)和C點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系是：KA_____ KC （填“＞”“＝”或“＜”），理由是_____________________________。

（4）電解法可以提純粗鎵，具體原理如圖2所示：

①粗鎵與電源____極相連。（填“正”或“負(fù)”）

②鎵在陽(yáng)極溶解生成的Ga3+與NaOH溶液反應(yīng)生成GaO2－，GaO2－在陰極放電的電極反應(yīng)式是

_____________________________。

Answer 1

【答案】 第四周期第III A族 2Ga+6H2O ==== Ga(OH)3+3H2↑ Ga +NH3 GaN+3HCl 2 Ga(l)+2NH3(g) 2 GaN(s)+3H2(g) △H=—30.81kJ/mol KA< KC 其他條件一定時(shí)溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，K減小 正 GaO2－+3e－ +2H2O====Ga+4OH－

【解析】（1） 根據(jù)鎵（Ga）的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，鎵元素在周期表中的位置是第四周期第III A族；（2）鎵能與沸水劇烈反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鎵，反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Ga+6H2O =Ga(OH)3+3H2↑；（3）①GaCl3與NH3在一定條件下反應(yīng)生成氮化鎵（GaN），反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ga +NH3 GaN+3HCl；②當(dāng)代工業(yè)上固態(tài)氮化鎵（GaN）的制備方法是利用鎵與NH3在1000℃高溫下合成，同時(shí)生成氫氣，每生成l mol H2時(shí)放出10.27 kJ熱量。則可逆反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是2 Ga(l)+2NH3(g) 2 GaN(s)+3H2(g) △H=—30.81kJ/mol；

③圖中A點(diǎn)和C點(diǎn)化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系是：KA< KC，理由是其他條件一定時(shí)溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，K減小；（4）①電解法可以提純粗鎵，粗鎵與電源正極相連作為陽(yáng)極；②鎵在陽(yáng)極溶解生成的Ga3+與NaOH溶液反應(yīng)生成GaO2－，GaO2－在陰極放電得電子產(chǎn)生=Ga，電極反應(yīng)式是GaO2－+3e－ +2H2O====Ga+4OH－。