Question

【題目】氮化鎵(GaN)被稱為第三代半導體材料，其應用已經取得了突破性的進展。

已知：（i）氮化鎵性質穩定，不與水、酸反應，只在加熱時溶于濃堿。

（ii）NiCl2 溶液在加熱時，先轉化為Ni(OH)2，后分解為NiO。

（iii）制備氮化鎵的反應為：2Ga+2NH32GaN+3H2

某學校化學興趣小組實驗室制備氮化鎵，設計實驗裝置如圖所示：

設計實驗步驟如下：

①滴加幾滴NiCl2 溶液潤濕金屬鎵粉末，置于反應器內。

②先通入一段時間后的H2，再加熱。

③停止通氫氣，改通入氨氣，繼續加熱一段時間。

④停止加熱，繼續通入氨氣,直至冷卻。

⑤將反應器內的固體轉移到盛有鹽酸的燒杯中，充分反應過濾、洗滌、干燥。

（1）儀器X中的試劑是___________，儀器Y的名稱是__________________。

（2）指出該套裝置中存在一處明顯的錯誤是________________________。

（3）步驟①中選擇NiCl2 溶液，不選擇氧化鎳的原因是____________________。

a.增大接觸面積，加快化學反應速率

b使鎳能均勻附著在鎵粉的表面，提高催化效率

c.為了能更好形成原電池，加快反應速率

（4）步驟③中制備氮化鎵，則判斷該反應接近完成時觀察到的現象是____________________。

（5）請寫出步驟⑤中檢驗產品氮化鎵固體洗滌干凈的操作________________________。

（6）鎵元素與鋁同族，其性質與鋁類似，請寫出氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式：______________________。

Answer 1

【答案】 濃氨水 球形干燥管 裝置F中會產生倒吸 a b 裝置F中幾乎不再產生氣泡 取最后的一次洗滌液于試管中，滴加AgNO3溶液，若無白色沉淀，則證明產品氮化鎵固體已洗滌干凈 GaN＋OH－＋H2O GaO＋NH3↑

【解析】（1）根據題中信息可知，裝置A制取氫氣，裝置C制取氨氣，不需要加熱條件液體與固體作用制氨氣，則儀器X中的試劑是濃氨水，儀器Y的名稱是球形干燥管；（2）因過量的氨氣進入裝置F與濃硫酸反應，裝置F中會產生倒吸；（3）步驟①中選擇NiCl2溶液，NiCl2溶液在加熱時，先轉化為Ni(OH)2，后分解為NiO，增大接觸面積，加快化學反應速率；使鎳能均勻附著在鎵粉的表面，提高催化效率；答案選a b；（4）步驟③中制備氮化鎵，反應為：2Ga+2NH32GaN+3H2，氨氣極易溶于水，氫氣不溶于水，則判斷該反應接近完成時觀察到的現象是裝置F中幾乎不再產生氣泡；（5）步驟⑤中檢驗產品氮化鎵固體洗滌干凈的操作：取最后的一次洗滌液于試管中，滴加AgNO3溶液，若無白色沉淀，則證明產品氮化鎵固體已洗滌干凈；（6）鎵元素與鋁同族，其性質與鋁類似，鋁與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為：2Al＋2OH－＋2H2O 2AlO＋3H2↑，則氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式為：GaN＋OH－＋H2O GaO＋NH3↑。