Question

【题目】金属镓是广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属，化学性质与铝元素相似。

（1）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：以待提纯的粗镓(内含Zn、Fe、Cu杂质)为阳极，以高纯镓为阴极，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已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_______。

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

（2）工业上利用固态Ga与NH3高温条件下合成固体半导体材料氮化镓(GaN)同时又有氢气生成。反应中每生成3 mol H2时就会放出30.8 kJ热量。

①该反应的热化学方程式为__________________________。

②一定条件下，加入一定量的Ga与NH3进行上述反应，下列叙述符合事实且可作为判断反应已达到平衡状态的标志的是_______________。

A.恒温恒压下，混合气体的密度不变

B.断裂3 mol H—H键，同时断裂2 mol N—H键

C.恒温恒压下达平衡后再加入2 mol H2使平衡移动，NH3消耗速率等于原平衡时NH3的消耗速率

D.升高温度，氢气的生成速率先增大再减小

Answer 1

【答案】Fe、CuGaO2-+3e-+2H2O═Ga+4OH-2Ga(s)+2NH3(g)═2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8 kJ/molAC

【解析】

(1)①已知离子氧化性顺序为：Zn2+＜Ga3+＜Fe2+＜Cu2+，则电解精炼镓时阳极是 Zn和 Ga失去电子，而铁和铜变为阳极泥；综上所述，本题答案是：Fe、Cu。

②GaO2-在阴极得到电子转化为金属单质，因此放电的电极方程式是：GaO2-+3e-+2H2O═Ga+4OH-；综上所述，本题答案是：GaO2-+3e-+2H2O═Ga+4OH-。

(2)①反应中每生成3molH2时就会放出30.8 kJ 热量，因此该反应的热化学方程式为: 2Ga(s)+2NH3(g)═2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8 kJ/mol； 综上所述，本题答案是： 2Ga(s)+2NH3(g)═2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8 kJ/mol。

②A. 密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量是不变的，正反应体积增大，压强不变，因此容积变化，所以恒温恒压下，混合气体的密度不变说明反应达到平衡状态，A正确；

B.断裂3molH—H键，同时断裂6molN—H键，说明反应达到平衡状态，B 错误；

C. 恒温恒压下达平衡，加入2molH2使平衡移动，由于平衡是等效的，因此NH3的消耗速率等于原平衡时NH3的消耗速率，C正确；

D.升高温度，氢气的生成速率先增大再减小，最后不变，D错误；

综上所述，本题选AC。