Question

以氮化鎵（GaN）、碳化硅、金剛石等為代表的第三代半導體材料具有高發(fā)光效率、抗腐蝕、化學穩(wěn)定性好、高強度等特性，是目前最先進的半導體材料．完成下列填空：
（1）組成上述三種半導體材料的各種元素中，原子半徑最小的元素在周期表中的位置是

 

．原子序數(shù)最小的元素原子原子結(jié)構(gòu)簡圖是

 

．
（2）鎵元素的相對原子質(zhì)量為69.72，自然界中的鎵共有兩種穩(wěn)定的同位素，其中⁶⁹Ga的原子個數(shù)百分含量為60.1%，則另一種鎵的同位素可表示為

 

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（3）鎵、鋁為同族元素，性質(zhì)相似．下表是兩種兩性氫氧化物的電離常數(shù)．

兩性氫氧化物	Al（OH）3	Ga（OH）3
酸式電離常數(shù)Kia	2×10-11	1×10-7
堿式電離常數(shù)Kib	1.3×10-33	1.4×10-34

①寫出氫氧化鎵的電離方程式：

 

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②將一塊鎵鋁合金完全溶于燒堿溶液，再往反應后的溶液中緩緩通入CO₂，最先析出的氫氧化物是

 

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Answer 1

分析：（1）氮、鎵、碳、硅四種元素原子半徑最小的是N，位于第二周期第ⅤA主族；C原子序數(shù)最小，原子核外有2個電子層，最外層電子數(shù)為4；
（2）設(shè)鎵的另一核素質(zhì)量數(shù)為x，則69×60.1%+x×（1-60.1%）=69.72，據(jù)此計算質(zhì)量數(shù)，Ga的質(zhì)子數(shù)=13+18=31，據(jù)此書寫其同位素符號；
（3）①氫氧化鎵與氫氧化鋁的性質(zhì)相似，結(jié)合氫氧化鋁的電離書寫；
②所得的溶液中存在平衡：H⁺+H₂O+GaO₂^-?Ga（OH）₃，H⁺+H₂O+AlO₂^-?Al（OH）₃，電離平衡常數(shù)越小，越容易析出得到沉淀．

解答：解：（1）氮、鎵、碳、硅四種元素原子半徑最小的是N，位于第二周期第ⅤA主族；
C原子序數(shù)最小，原子核外有2個電子層，最外層電子數(shù)為4，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：第二周期第ⅤA主族；；
（2）設(shè)鎵的另一核素質(zhì)量數(shù)為x，則69×60.1%+x×（1-60.1%）=69.72，解得x=71，的質(zhì)子數(shù)=13+18=31，故該同位素符號為₃₁⁷¹Ga，
故答案為：₃₁⁷¹Ga；
（3）①氫氧化鎵與氫氧化鋁的性質(zhì)相似，氫氧化鎵的電離方程式為：H⁺+H₂O+GaO₂^-?Ga（OH）₃?Ga³⁺+3OH^-，
故答案為：H⁺+H₂O+GaO₂^-?Ga（OH）₃?Ga³⁺+3OH^-；
②所得的溶液中存在平衡：H⁺+H₂O+GaO₂^-?Ga（OH）₃，H⁺+H₂O+AlO₂^-?Al（OH）₃，Al（OH）₃的電離平衡常數(shù)更小，故溶液中通入二氧化碳，先析出Al（OH）₃沉淀，
故答案為：Al（OH）₃．

點評：本題考查結(jié)構(gòu)性質(zhì)位置關(guān)系應用、常用化學用語、電離平衡常數(shù)應用，難度中等，（2）中注意根據(jù)氫氧化鋁性質(zhì)進行解答，