9.
镓\(\rm{(Ga)}\)被誉为第三代半导体的明星元素,广泛应用于电子工业。\(\rm{Ga}\)位于周期表的第四周期,与\(\rm{Al}\)同主族,主要存在\(\rm{Ga^{3+}}\)、\(\rm{GaO_{2}^{-\;}}\)两种离子形态。
\(\rm{(1)}\)请画出\(\rm{Ga}\)的原子结构示意图____________________________。
\(\rm{(2)}\)请写出\(\rm{Ga_{2}O_{3}}\)溶解在\(\rm{NaOH}\)溶液中的离子方程式_____________________________。
\(\rm{(3)}\)氮化镓\(\rm{(GaN)}\)可用于制作蓝色\(\rm{LED}\)光源。\(\rm{GaN}\)的传统工艺是用\(\rm{GaCl_{3}}\)与\(\rm{NH_{3}}\)反应来制备,新工艺则采用金属\(\rm{Ga}\)与\(\rm{NH_{3}}\)在一定条件下来合成。已知:
\(\rm{① GaCl_{3}(s)+ NH_{3}(g)=GaN(s)+3HCl(g)}\) \(\rm{ΔH_{1}= +180kJ/mol}\)
\(\rm{② 2Ga(s)+ 6HCl(g)= 2GaCl_{3}(s)+3H_{2}(g)}\) \(\rm{ΔH_{2}= - 492kJ/mol}\)
\(\rm{③ Ga(s)+ NH_{3}(g)=GaN(s)+ 3/2 H_{2}(g)}\) \(\rm{ΔH_{3}}\)
由上述反应可知\(\rm{ΔH_{3}=}\)______________________。
已知\(\rm{H-H}\)的键能为\(\rm{436kJ/mol}\),结合上图分析,\(\rm{1mol GaN}\)含有______\(\rm{mol Ga-N}\)键,拆开\(\rm{1mol Ga-N}\)键所需能量为________\(\rm{kJ}\)。
\(\rm{(4)}\)工业上多用电解精炼法提纯镓。具体原理如下图所示:
已知:金属的活动性\(\rm{Zn > Ga > Fe > Cu}\)
\(\rm{①A}\)为电源的_____极,电解精炼镓时产生阳极泥的主要成分是__________;
\(\rm{②}\)电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。请写出电解过程的阴极的电极反应式 _____________________________。
\(\rm{③}\)电解过程中需控制合适的电压,若电压太高时阴极会产生\(\rm{H_{2}}\)导致电解效率下降。若外电路通过\(\rm{0.4mol e^{-}}\)时,阴极得到\(\rm{7.0g}\)的镓。则该电解装置的电解效率\(\rm{η=}\)______________。\(\rm{(η=}\)生成目标产物消耗的电子数 \(\rm{÷}\) 转移的电子总数\(\rm{)}\)