Question

【題目】金屬稼是一種廣泛用于電子工業(yè)和通訊領域的重要金屬，稼元素(31Ga)在元素周期表中位于第四周期，IIIA族，化學性質與鋁元素相似。

(1)稼元素的原子結構示意圖是_______________________。

(2)工業(yè)上利用Ga與NH3高溫條件下合成固體半導體材料氮化稼(GaN)同時又有氫氣生成。反應中，每生成3molH2時就會放出30.8kJ的熱量。

①反應的熱化學方程式是________________________；

②反應的化學平衡常數表達式是___________________，溫度升高時，反應的平衡常數_____________(填“變大”“變小”或“不變”)；[

③在恒溫恒容的密閉體系內進行上述可逆反應，下列有關表達正確的是__________

A．I圖像中如果縱坐標為正反應速率，則t時刻改變的條件可以為升溫或加壓

B．II圖像中縱坐標可以為鎵的轉化率

C．III圖像中縱坐標可以為化學反應速率

D．IV圖像中縱坐標可以為體系內混合氣體平均相對分子質量

(3)工業(yè)上提純鎵的方法很多，其中以電解精煉法為多。具體原理如下：以待提純的粗稼(內含Zn、Fe、Cu雜質)為陽極，以高純稼為陰極，以NaOH水溶液為電解質溶液。 在電流作用下使粗鎵在陽極溶解進入電解質溶液，并通過某種離子遷移技術到達陰極并在陰極放電析出高純鎵。

①己知離子氧化性順序為：Zn2+<Ga3+<Fe2+<Cu2+，電解精煉鎵時陽極泥的成分是________________；

② GaO2－在陰極放電的電極方程式是________________________。

Answer 1

【答案】（1）

（2）①2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) △H＝－30.8kJ/mol

②；變小③A

（3）①Fe和Cu ②GaO2＋3e－＋2H2O=Ga＋4OH－

【解析】

試題分析：(1)稼元素的原子序數是31，原子結構示意圖是。

(2)①反應中，每生成3molH2時就會放出30.8kJ的熱量，則反應的熱化學方程式是2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) △H＝－30.8kJ/mol；

②根據方程式可知反應的化學平衡常數表達式是，正反應放熱，溫度升高時，平衡向逆反應方向進行，反應的平衡常數變小；[

③A．正反應是放熱的體積增加的可逆反應，升高溫度或加壓均向逆反應方向進行，因此I圖像中如果縱坐標為正反應速率，則t時刻改變的條件可以為升溫或加壓，A正確；B．增大壓強平衡向逆反應方向進行，轉化率減小，則II圖像中縱坐標不能表示鎵的轉化率，B錯誤；C．改變固體的質量，反應速率不變，則III圖像中縱坐標不能表示化學反應速率，C錯誤；D．升高溫度或加壓均向逆反應方向進行，混合氣體的平均相對分子質量均增加，因此IV圖像中縱坐標不能表示體系內混合氣體平均相對分子質量，D錯誤；答案選A。

(3)①己知離子氧化性順序為：Zn2+<Ga3+<Fe2+<Cu2+，則陽極鋅和Ga放電，鐵和銅不放電，所以電解精煉鎵時陽極泥的成分是Fe和Cu；

② 電解池的陰極得到電子，溶液顯堿性，則GaO2－在陰極放電的電極方程式是GaO2＋3e－＋2H2O＝Ga＋4OH－。