Question

【題目】金屬鎵有“電子工業(yè)脊梁”的美譽，鎵及其化合物應(yīng)用廣泛。

（1）一種鎳催化法生產(chǎn)GaN的工藝如圖：

①鎵（Ga）的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，鎵元素在周期表中的位置是___。

②“熱轉(zhuǎn)化”時Ga轉(zhuǎn)化為GaN的化學(xué)方程式是___。

③“酸浸”操作目的是___。

（2）某學(xué)校化學(xué)興趣小組在實驗室利用如圖裝置模擬制備氮化鎵：

①儀器X中的試劑是__，加熱前需先通入一段時間的H2，原因是__。

②取某GaN樣品m克溶于足量熱NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)GaN+OH﹣+H2OGaO2-+NH3↑，用H3BO3溶液將產(chǎn)生NH3完全吸收，滴定吸收液時消耗濃度為cmol/L的鹽酸VmL，則樣品的純度是___。

已知：NH3+H3BO3=NH3H3BO3；NH3H3BO3+HCl=NH4Cl+H3BO3

Answer 1

【答案】第四周期ⅢA族 2Ga+2NH32GaN+3H2 除去GaN中混有的少量Ni 濃氨水 排除裝置中的空氣，避免空氣與鎵反應(yīng)，使產(chǎn)物不純，防止氫氣與氧氣爆炸 %

【解析】

(1)由流程圖可知，在少量Ni做催化劑作用下，Ga粉與氨氣高溫下反應(yīng)生成GaN和H2，反應(yīng)得到混有Ni的GaN混合物，向反應(yīng)后的固體中加入稀鹽酸，Ni溶于稀鹽酸生成可溶的氯化鎳，GaN不與稀鹽酸反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥得到GaN；

(2)由實驗裝置圖可知，實驗時，應(yīng)先制備氫氣，利用氫氣排除裝置中的空氣，避免空氣與鎵反應(yīng)，防止空氣中氧氣和反應(yīng)生成的氫氣加熱混合發(fā)生爆炸，當(dāng)裝置中空氣排盡后，再用濃氨水與氧化鈣反應(yīng)制備氨氣，在少量Ni做催化劑作用下，Ga粉與氨氣加熱反應(yīng)生成GaN和H2，由于氨氣與稀硫酸反應(yīng)，在吸收裝置前連接一個空載儀器，起防止倒吸的作用。

(1)鎵的原子結(jié)構(gòu)示意圖為可知，鎵原子有4個電子層，最外層有3個電子，則鎵元素位于周期表第四周期ⅢA族，故答案為：第四周期ⅢA族；

②由流程圖可知，“熱轉(zhuǎn)化”的過程為在少量Ni做催化劑作用下，Ga粉與氨氣高溫下反應(yīng)生成GaN和H2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Ga+2NH32GaN+3H2，故答案為：2Ga+2NH32GaN+3H2；

③由分析可知反應(yīng)得到混有Ni的GaN混合物，酸浸的目的是使Ni溶于稀鹽酸，除去GaN中混有的少量Ni，故答案為：除去GaN中混有的少量Ni；

(2)①儀器X中的試劑是濃氨水，目的是用濃氨水與氧化鈣反應(yīng)制備氨氣；空氣中的氧氣能與鎵反應(yīng)，且鎵與氨氣反應(yīng)生成的氫氣能與空氣中氧氣反應(yīng)，發(fā)生爆炸，所以加熱前需先通入一段時間的H2，排除裝置中的空氣，避免空氣與鎵反應(yīng)，使產(chǎn)物不純，防止氫氣與氧氣爆炸，故答案為：排除裝置中的空氣，避免空氣與鎵反應(yīng)，使產(chǎn)物不純，防止氫氣與氧氣爆炸；

②由題給化學(xué)方程式可得如下關(guān)系式：GaN—NH3—NH3H3BO3—HCl，由關(guān)系式可知n（GaN）=n（HCl）=10-3cVmol，則樣品的純度為×100%=%，故答案為：%。