Question

【题目】金属镓有“电子工业脊梁”的美誉，镓及其化合物应用广泛。

（1） 镓（Ga）的原子结构示意图为，镓元素在周期表中的位置是_______。

（2）镓能与沸水剧烈反应生成氢气和氢氧化镓，该反应的化学方程式是______________。

（3）氮化镓在电和光的转化方面性能突出，是迄今理论上光电转化效率最高的材料。

资料：镓的熔点较低（29．8℃），沸点很高（2403℃）。

①传统的氮化镓（GaN）制备方法是采用GaCl3与NH3在一定条件下反应，该反应的化学方程式是____________________。

②当代工业上固态氮化镓（GaN）的制备方法是利用镓与NH3在1000℃高温下合成，同时生成氢气，每生成l mol H2时放出10.27 kJ热量。该可逆反应的热化学方程式是 ____________________________________。

③在密闭容器中，充入一定量的Ga与NH3发生上述反应，实验测得反应平衡体系中NH3的体积分数与压强P和温度T的关系曲线如图1所示。

图中A点和C点化学平衡常数的关系是：KA_____ KC （填“＞”“＝”或“＜”），理由是_____________________________。

（4）电解法可以提纯粗镓，具体原理如图2所示：

①粗镓与电源____极相连。（填“正”或“负”）

②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2－，GaO2－在阴极放电的电极反应式是

_____________________________。

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 其他条件一定时温度升高，平衡逆向移动，K减小 正 GaO2－+3e－ +2H2O====Ga+4OH－

【解析】（1） 根据镓（Ga）的原子结构示意图为，镓元素在周期表中的位置是第四周期第III A族；（2）镓能与沸水剧烈反应生成氢气和氢氧化镓，反应的化学方程式是2Ga+6H2O =Ga(OH)3+3H2↑；（3）①GaCl3与NH3在一定条件下反应生成氮化镓（GaN），反应的化学方程式是Ga +NH3 GaN+3HCl；②当代工业上固态氮化镓（GaN）的制备方法是利用镓与NH3在1000℃高温下合成，同时生成氢气，每生成l mol H2时放出10.27 kJ热量。则可逆反应的热化学方程式是2 Ga(l)+2NH3(g) 2 GaN(s)+3H2(g) △H=—30.81kJ/mol；

③图中A点和C点化学平衡常数的关系是：KA< KC，理由是其他条件一定时温度升高，平衡逆向移动，K减小；（4）①电解法可以提纯粗镓，粗镓与电源正极相连作为阳极；②镓在阳极溶解生成的Ga3+与NaOH溶液反应生成GaO2－，GaO2－在阴极放电得电子产生=Ga，电极反应式是GaO2－+3e－ +2H2O====Ga+4OH－。