Question

【題目】氮化鎵(GaN)被稱為第三代半導(dǎo)體材料，其應(yīng)用已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展。

已知：（i）氮化鎵性質(zhì)穩(wěn)定，不與水、酸反應(yīng)，只在加熱時(shí)溶于濃堿。

（ii）NiCl2 溶液在加熱時(shí)，先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，后分解為NiO。

（iii）制備氮化鎵的反應(yīng)為：2Ga+2NH32GaN+3H2

某學(xué)�；瘜W(xué)興趣小組實(shí)驗(yàn)室制備氮化鎵，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示：

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①滴加幾滴NiCl2 溶液潤濕金屬鎵粉末，置于反應(yīng)器內(nèi)。

②先通入一段時(shí)間后的H2，再加熱。

③停止通氫氣，改通入氨氣，繼續(xù)加熱一段時(shí)間。

④停止加熱，繼續(xù)通入氨氣,直至冷卻。

⑤將反應(yīng)器內(nèi)的固體轉(zhuǎn)移到盛有鹽酸的燒杯中，充分反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(yīng)速率

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

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

（6）鎵元素與鋁同族，其性質(zhì)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(chǎn)生倒吸 a b 裝置F中幾乎不再產(chǎn)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(chǎn)品氮化鎵固體已洗滌干凈 GaN＋OH－＋H2O GaO＋NH3↑

【解析】（1）根據(jù)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(jìn)入裝置F與濃硫酸反應(yīng)，裝置F中會產(chǎn)生倒吸；（3）步驟①中選擇NiCl2溶液，NiCl2溶液在加熱時(shí)，先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，后分解為NiO，增大接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)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(yīng)為：2Ga+2NH32GaN+3H2，氨氣極易溶于水，氫氣不溶于水，則判斷該反應(yīng)接近完成時(shí)觀察到的現(xiàn)象是裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡；（5）步驟⑤中檢驗(yàn)產(chǎn)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(chǎn)品氮化鎵固體已洗滌干凈；（6）鎵元素與鋁同族，其性質(zhì)與鋁類似，鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)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↑。