Question

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

 

．原子序数最小的元素原子原子结构简图是

 

．
（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

 

．
（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）3	Ga（OH）3
酸式电离常数Kia	2×10-11	1×10-7
碱式电离常数Kib	1.3×10-33	1.4×10-34

①写出氢氧化镓的电离方程式：

 

．
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

 

．

Answer 1

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．

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，原子结构示意图为，
故答案为：第二周期第ⅤA主族；；
（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．

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，