Question

【题目】金属稼是一种广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属，稼元素(31Ga)在元素周期表中位于第四周期，IIIA族，化学性质与铝元素相似。

(1)稼元素的原子结构示意图是_______________________。

(2)工业上利用Ga与NH3高温条件下合成固体半导体材料氮化稼(GaN)同时又有氢气生成。反应中，每生成3molH2时就会放出30.8kJ的热量。

①反应的热化学方程式是________________________；

②反应的化学平衡常数表达式是___________________，温度升高时，反应的平衡常数_____________(填“变大”“变小”或“不变”)；[

③在恒温恒容的密闭体系内进行上述可逆反应，下列有关表达正确的是__________

A．I图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压

B．II图像中纵坐标可以为镓的转化率

C．III图像中纵坐标可以为化学反应速率

D．IV图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量

(3)工业上提纯镓的方法很多，其中以电解精炼法为多。具体原理如下：以待提纯的粗稼(内含Zn、Fe、Cu杂质)为阳极，以高纯稼为阴极，以NaOH水溶液为电解质溶液。 在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液，并通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。

①己知离子氧化性顺序为：Zn2+<Ga3+<Fe2+<Cu2+，电解精炼镓时阳极泥的成分是________________；

② GaO2－在阴极放电的电极方程式是________________________。

Answer 1

【答案】（1）

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

②；变小③A

（3）①Fe和Cu ②GaO2＋3e－＋2H2O=Ga＋4OH－

【解析】

试题分析：(1)稼元素的原子序数是31，原子结构示意图是。

(2)①反应中，每生成3molH2时就会放出30.8kJ的热量，则反应的热化学方程式是2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) △H＝－30.8kJ/mol；

②根据方程式可知反应的化学平衡常数表达式是，正反应放热，温度升高时，平衡向逆反应方向进行，反应的平衡常数变小；[

③A．正反应是放热的体积增加的可逆反应，升高温度或加压均向逆反应方向进行，因此I图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压，A正确；B．增大压强平衡向逆反应方向进行，转化率减小，则II图像中纵坐标不能表示镓的转化率，B错误；C．改变固体的质量，反应速率不变，则III图像中纵坐标不能表示化学反应速率，C错误；D．升高温度或加压均向逆反应方向进行，混合气体的平均相对分子质量均增加，因此IV图像中纵坐标不能表示体系内混合气体平均相对分子质量，D错误；答案选A。

(3)①己知离子氧化性顺序为：Zn2+<Ga3+<Fe2+<Cu2+，则阳极锌和Ga放电，铁和铜不放电，所以电解精炼镓时阳极泥的成分是Fe和Cu；

② 电解池的阴极得到电子，溶液显碱性，则GaO2－在阴极放电的电极方程式是GaO2＋3e－＋2H2O＝Ga＋4OH－。