Question

氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料，其应用已经取得了突破性的进展。

已知：（i）氮化镓性质稳定，不与水、酸反应，只在加热时溶于浓碱。

（ii）NiCl₂溶液在加热时，先转化为Ni(OH)₂，后分解为NiO。

（iii）制备氮化镓的反应为：2Ga+2NH₃2GaN+3H₂

某学校化学兴趣小组实验室制备氮化镓，设计实验装置如图所示：

设计实验步骤如下：

①滴加几滴NiCl₂ 溶液润湿金属镓粉末，置于反应器内。

②先通入一段时间后的H₂，再加热。

③停止通氢气，改通入氨气，继续加热一段时间。

④停止加热，继续通入氨气,直至冷却。

⑤将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中，充分反应过滤、洗涤、干燥。

（1）仪器X中的试剂是___________，仪器Y的名称是__________________。

（2）指出该套装置中存在一处明显的错误是________________________。

（3）步骤①中选择NiCl₂ 溶液，不选择氧化镍的原因是____________________。

a.增大接触面积，加快化学反应速率

b.使镍能均匀附着在镓粉的表面，提高催化效率

c.为了能更好形成原电池，加快反应速率

（4）步骤③中制备氮化镓，则判断该反应接近完成时观察到的现象是____________________。

（5）请写出步骤⑤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作________________________。

（6）镓元素与铝同族，其性质与铝类似，请写出氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式：______________________。

Answer

浓氨水 球形干燥管 装置F中会产生倒吸 ab 装置F中几乎不再产生气泡 取最后的一次洗涤液于试管中，滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀，则证明产品氮化镓固体已洗涤干净 GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3↑

【解析】

（1）根据题中信息可知，装置A制取氢气，装置C制取氨气，不需要加热条件液体与固体作用制氨气，则仪器X中的试剂是浓氨水，仪器Y的名称是球形干燥管；

（2）因过量的氨气进入装置F与浓硫酸反应，装置F中会产生倒吸；

（3）步骤①中选择NiCl2 溶液，NiCl2 溶液在加热时，先转化为Ni(OH)2，后分解为NiO，增大接触面积，加快化学反应速率；使镍能均匀附着在镓粉的表面，提高催化效率；答案选ab；

（4）步骤③中制备氮化镓，反应为：2Ga+2NH32GaN+3H2，氨气极易溶于水，氢气不溶于水，则判断该反应接近完成时观察到的现象是装置F中几乎不再产生气泡；

（5）步骤⑤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作：取最后的一次洗涤液于试管中，滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀，则证明产品氮化镓固体已洗涤干净；

（6）镓元素与铝同族，其性质与铝类似，铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑，则氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式为：GaN＋OH-+H2OGaO2-+NH3↑。