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18.以氮化镓(GaN)、碳化硅、金刚石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.
完成下列填空:
(1)组成上述三种半导体材料的各种元素中,原子半径最小的元素在周期表中的位置是第二周期第ⅤA主族.原子序数最小的元素原子的核外电子排布式是1s22s22p2
(2)镓元素的相对原子质量为69.72,自然界中的镓共有两种稳定的同位素,其中69Ga的原子个数百分含量为60.1%,则另一种镓的同位素可表示为3171Ga.
(3)镓、铝为同族元素,性质相似.下表是两种两性氢氧化物的电离常数.
两性氢氧化物Al(OH)3Ga(OH)3
酸式电离常数Kia2×10-111×10-7
碱式电离常数Kib1.3×10-331.4×10-34
①写出氢氧化镓的电离方程式:H++H2O+GaO2-?Ga(OH)3?Ga3++3OH-
②将一块镓铝合金完全溶于烧碱溶液,再往反应后的溶液中缓缓通入CO2,最先析出的氢氧化物是Al(OH)3
(4)碳化硅单晶是目前技术最成熟的第三代半导体材料.下列能说明碳的非金属性强于硅的反应(或反应组)是ac(选填编号)
a.SiO32-+2CO2+2H2O→H2SiO3+2HCO3-
b.SiO2+2C$\stackrel{高温}{→}$Si+2CO↑
c.SiH4$\stackrel{500℃}{→}$Si+2H2;CH4$\stackrel{>1000℃}{→}$C+2H2
d.Si+O2$\stackrel{900℃}{→}$SiO2;C+O2$\stackrel{300℃}{→}$CO2

分析 (1)氮、镓、碳、硅四种元素原子半径最小的是N,位于第二周期第ⅤA主族;C原子序数最小,原子核外有2个电子层,最外层电子数为4;
(2)设镓的另一核素质量数为x,则69×60.1%+x×(1-60.1%)=69.72,据此计算质量数,Ga的质子数=13+18=31,据此书写其同位素符号;
(3)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;
(4)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;

解答 解:(1)氮、镓、碳、硅四种元素原子半径最小的是N,位于第二周期第ⅤA主族;
C原子序数最小,原子核外有2个电子层,最外层电子数为4,核外电子排布式是1s22s22p2;故答案为:第二周期第ⅤA主族;1s22s22p2
(2)设镓的另一核素质量数为x,则69×60.1%+x×(1-60.1%)=69.72,解得x=71,的质子数=13+18=31,故该同位素符号为3171Ga,
故答案为:3171Ga;
(3)①氢氧化镓与氢氧化铝的性质相似,氢氧化镓的电离方程式为:H++H2O+GaO2-?Ga(OH)3?Ga3++3OH-
故答案为: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
(4)a.SiO32-+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$\stackrel{>1000℃}{→}$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.

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,(2)中注意根据氢氧化铝性质进行解答.

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④Na2CO3溶液保存在带橡胶塞的试剂瓶内 
⑤浓硝酸保存在棕色广口瓶内.
A.①③④B.③④C.①②③④D.①②③④⑤

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