Question

镓(Ga)与铝位于同一主族，金属镓的熔点是29. 8℃，沸点是2403℃，是一种广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属。

(1)工业上利用镓与NH₃在1000℃高温下合成固体半导体材料氮化镓（GaN)，同时生成氢气，每生成lmol H₂时放出10.27 kJ热量。

写出该反应.的热化学方程式___________________。

(2)    在密闭容器中，充入一定量的Ga与NH₃发生反应，实验测得反应平衡体系中NH₃的体积分数与压强P和温度T的关系曲线如图1所示。

①图1中A点和C点化学平衡常数的大小关系是：K_A_____ K_C，(填“<”“=”或“>”)，理由

是____________。

②在T₁和P₆条件下反应至3min时达到平衡，此时改变条件并于D点处重新达到平衡，H₂的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示(3〜4 min的浓度变化未表示出来），则改变的条件为________(仅改变温度或压强中的一种）。

(3)气相平衡中用组份的平衡分压（P_B)代替物质的量浓度(c_B)也可以表示平衡常数(记作K_p)，用含P₆的式子表示B点的K_p=_____________。

(4)电解精炼法提纯嫁的具体原理如下：以粗镓（含Zn、Fe、Cu杂质）为阳极，以高纯镓为阴极，以NaOH溶液为电解质，在电流作用下使粗镓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已知离子氧化性顺序为：Zn^2+3+2+2+。电解精炼镓时阳极泥的成分是________________。

②镓在阳极溶解生成的Ga³⁺与.NaOH溶液反应生成GaO₂^-，该反应的离子方程式为_________________；

GaO₂^-在阴极放电的电极反应式是________________。

Answer

2Ga(l)+2NH3(g)＝2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.81 kJ·mol-1 < 该反应是放热反应，其他条件一定时，温度升高，平衡逆向移动，K减小 增大容器体积（或减小压强） Fe、Cu Ga3+＋4OH-＝GaO2-+2H2O GaO2-+3e-+2H2O=Ga+4OH-

【解析】（1）本题考查热化学反应方程式的书写，根据题意生成1molH2，因此热化学反应方程式为2/3Ga(l)＋2/3NH3(g)=2/3GaN(s)＋H2(g) △H=－10.27kJ·mol－1，整理得：2Ga(l)+2NH3(g)＝2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.81kJ·mol－1；（2）本题考查勒夏特列原理，①此反应是放热反应，作等压线，温度越高，平衡向逆反应方向进行，氨气的体积分数越大，即T1>T2，化学平衡常数只受温度的影响，A点温度高于C的温度，因此KAGa>Fe>Cu，金属性强的先失电子，因此阳极泥是Fe和Cu；②生成物是GaO2－，因此离子反应式为Ga3＋＋4OH－＝GaO2－+2H2O ，根据信息，GaO2－在阴极上放电，析出高纯镓，因此阴极反应式为GaO2－＋3e－＋2H2O=Ga＋4OH－。

点睛：本题难点是阴极反应式的书写，读题干：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，根据上一空的分析，此离子是GaO2－，GaO2－在阴极上得电子，转化成Ga，GaO2－＋3e－→Ga，反应前后所带电荷数、元素守恒，以及环境是氢氧化钠，因此阴极电极反应式为GaO2－＋3e－＋2H2O=Ga＋4OH－。