Question

7．以碳化硅、氮化镓（GaN）等为代表的第三代半导体材料具有高发光效率、抗腐蚀、化学稳定性好、高强度等特性，是目前最先进的半导体材料．
（1）上述各种元素中，原子半径最小的元素原子的结构示意图是．
（2）碳化硅中的化学键类型是极性共价键．
（3）下列反应（或反应组）能说明碳的非金属性强于硅的是ac（选填编号）．
a．SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O→H₂SiO₃+2HCO₃^-
b．SiO₂+2C$\stackrel{高温}{→}$Si+2CO↑
c．SiH₄$\stackrel{500℃}{→}$Si+2H₂； CH₄$\stackrel{＞100℃}{→}$C+2H₂
d．Si+O₂$\stackrel{900℃}{→}$SiO₂；  C+O₂$\stackrel{300℃}{→}$CO₂
（4）镓、铝为同族元素，性质相似，现将一块镓铝合金完全溶于烧碱溶液中得到溶液X．已知：

	Al（OH）3	Ga（OH）3
酸式电离常数Ka	2×10-11	1×10-7
碱式电离常数Kb	1.3×10-33	1.4×10-34

①氢氧化镓的电离方程式是Ga³⁺+3OH^-?Ga（OH）₃?GaO₂^-+H⁺+H₂O．
②镓与烧碱溶液反应的离子方程式是2Ga+2OH^-+2H₂O═2GaO₂^-+3H₂↑．
③往X溶液中缓缓通入CO₂，最先析出的氢氧化物是Al（OH）₃．
（5）氮化镓（GaN）性质稳定，但能缓慢的溶解在热的NaOH溶液中．该反应的化学方程式是GaN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaGaO₂+NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越大，原子半径越小；
（2）不同非金属原子间形成极性共价键；
（3）根据单质之间的置换反应、气态氢化物的稳定性、最高价含氧酸的酸性、与氢化合的难易、元素周期律等来比较非金属性，以此来解答；
（4）①氢氧化镓与氢氧化铝的性质相似，结合氢氧化铝的电离书写；
②镓与烧碱溶液反应生成GaO₂^-和H₂；
③所得的溶液中存在平衡：H⁺+H₂O+GaO₂^-?Ga（OH）₃，H⁺+H₂O+AlO₂^-?Al（OH）₃，电离平衡常数越小，越容易析出得到沉淀；
（5）氮化镓与氢氧化钠溶液反应生成氨气和NaGaO₂．

解答 解：（1）电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越大，原子半径越小，则原子半径最小的是N，其原子的结构示意图是；
故答案为：；
（2）不同非金属原子间形成极性共价键，则碳化硅中的化学键类型是极性共价键；
故答案为：极性共价键；
（3）a．SiO₃^2-+2CO₂+2H₂O→H₂SiO₃+2HCO₃^-，说明碳酸的酸性大于硅酸的酸性，则能说明碳的非金属性强于硅，故正确；
b．SiO₂+2C$\stackrel{高温}{→}$Si+2CO↑，该反应是在高温条件下的反应，不能说明C的非金属性强于硅，故错误；
c．氢化物越稳定，其非金属性越强，SiH₄$\stackrel{500℃}{→}$Si+2H₂； CH₄$\stackrel{＞100℃}{→}$C+2H₂，则能说明碳的非金属性强于硅，故正确；
d．Si+O₂$\stackrel{900℃}{→}$SiO₂； C+O₂$\stackrel{300℃}{→}$CO₂，不能说明C的非金属性强于硅，故错误；
故答案为：ac；
（4）①氢氧化镓与氢氧化铝的性质相似，存在酸式电离和碱式电离，氢氧化镓的电离方程式为：Ga³⁺+3OH^-?Ga（OH）₃?GaO₂^-+H⁺+H₂O，
故答案为：Ga³⁺+3OH^-?Ga（OH）₃?GaO₂^-+H⁺+H₂O；
②镓与烧碱溶液反应生成GaO₂^-和H₂，其反应的离子方程式为：2Ga+2OH^-+2H₂O═2GaO₂^-+3H₂↑；
故答案为：2Ga+2OH^-+2H₂O═2GaO₂^-+3H₂↑；
③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的电离平衡常数更小，故溶液中通入二氧化碳，先析出Al（OH）₃沉淀，
故答案为：Al（OH）₃．
（5）氮化镓与氢氧化钠溶液反应生成氨气和NaGaO₂，其反应的方程式为：GaN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaGaO₂+NH₃↑；
故答案为：GaN+NaOH+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaGaO₂+NH₃↑．

点评 本题考查结构性质位置关系应用、常用化学用语、电离平衡常数应用，难度中等，（4）中注意根据氢氧化铝性质进行解答，考查了学生对基础知识的综合应用能力．