解答题-实验探究题 适中0.65 引用1 组卷108
GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点,是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料,GaN属于第三代半导体材料。
(1)GaN、GaP、GaAs都是良好的半导体材料,晶体结构相似。熔点分别为:1700℃(GaN)、1480℃(GaP)、1238℃(GaAs),其熔点变化的原因为_______ 。
(2)GaN的晶胞结构如图所示,每个Ga原子周围距离最近的N原子个数为_______ 个。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/4/2/8b1f40ea-6af3-4a69-ab60-57c75471ceb2.png?resizew=154)
Ⅰ.为生成GaN,首先要得到有机镓源,即有机镓。
(3)有机镓
的制取实验原理及反应的装置如下图。在充满惰性气体、含有乙醚(
)溶剂的容器内加入镓镁(
)合金,在持续搅拌、温度为30~80℃的条件下,加入引发剂碘甲烷,引发反应后通入一氯甲烷至反应结束。将溶剂蒸出,再减压蒸馏得到
的配合物。将配合物加入高沸点有机胺
中,蒸馏去除醚类溶剂,再在减压条件下进一步去除醚类和低沸点杂质,最后解配得到无氧的三甲基镓粗品。进一步提纯得到高纯度
。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/4/2/e75e3492-c5b5-4524-b601-b79e4ddba41d.png?resizew=113)
①反应仪器a的名称为____ 。三颈烧瓶中除生成
外,还有
和
生成,该反应的化学方程式为______ 。
②工业上不采用直接分解
,而采用先将
加入高沸点有机胺
,中,再在真空条件下分解
的原因为_______ 。
已知相关物质的沸点信息如下表:
Ⅱ.MOCVD生产GaN的示意图如下:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/4/2/b12fbea6-cd5e-4e4b-9996-7d033b79dba5.png?resizew=369)
(4)采用多孔球泡的原因是_______ ,制取GaN的化学反应方程式为_______ 。
(5)工业上采用真空泵抽取尾气的原因为_______ 。
(1)GaN、GaP、GaAs都是良好的半导体材料,晶体结构相似。熔点分别为:1700℃(GaN)、1480℃(GaP)、1238℃(GaAs),其熔点变化的原因为
(2)GaN的晶胞结构如图所示,每个Ga原子周围距离最近的N原子个数为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/4/2/8b1f40ea-6af3-4a69-ab60-57c75471ceb2.png?resizew=154)
Ⅰ.为生成GaN,首先要得到有机镓源,即有机镓。
(3)有机镓
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/4/2/e75e3492-c5b5-4524-b601-b79e4ddba41d.png?resizew=113)
①反应仪器a的名称为
②工业上不采用直接分解
已知相关物质的沸点信息如下表:
物质 | |||
沸点/℃ | 55.8 | 34.5 | 365.8 |
Ⅱ.MOCVD生产GaN的示意图如下:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/4/2/b12fbea6-cd5e-4e4b-9996-7d033b79dba5.png?resizew=369)
(4)采用多孔球泡的原因是
(5)工业上采用真空泵抽取尾气的原因为
2024·湖南娄底·一模
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三甲基镓
是制造氮化镓光电材料和GaAs太阳能电池的源材料,其制备工艺流程如下:
(乙醚)为溶剂,同时
和
在流程中均作配体;相关物质沸点如下:
回答下列问题:
(1)三甲基镓固态时的晶体类型为______ 。“合成反应”中除生成
外,还有
和
生成,该反应的化学方程式为______ 。
(2)实验室用蒸馏装置模拟“溶剂蒸发”操作。当______ 时停止加热,溶剂蒸发结束。与直接分解
制备
相比,采用“
配体交换”工艺制备的产品纯度更高的原因是______ 。
(3)该流程中可以循环利用的物质有______ 。
(4)以三甲基镓为原料,使其与
发生反应得到GaN和另一种产物,该反应的化学方程式为______ 。
(5)共价晶体GaAs的晶胞为立方体,结构如图所示,紧邻的As原子之间的距离为a,紧邻的As、Ga原子之间的距离为b,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/63cee7bc22e1bf68528b37cd551c80ba.svg)
______ 。
物质 | ||||
沸点/℃ | 55.7 | 34.6 | 42.4 | 365.8 |
(1)三甲基镓固态时的晶体类型为
(2)实验室用蒸馏装置模拟“溶剂蒸发”操作。当
(3)该流程中可以循环利用的物质有
(4)以三甲基镓为原料,使其与
(5)共价晶体GaAs的晶胞为立方体,结构如图所示,紧邻的As原子之间的距离为a,紧邻的As、Ga原子之间的距离为b,则
2—氯乙醇是一种重要的有机化工原料,溶于水,受热时易分解.通常是以适量的2—氯乙醇为溶剂,用氯化氢与环氧乙烷反应制得新的2—氯乙醇。制取反应装置及部分实验药品及物理量如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/5/2844775319584768/2846267564359680/STEM/58e5c476-efe2-4a54-81f4-1bbdf9ab21ec.png?resizew=401)
原应原理为:
(g)+HCl(g)
ClCH2CH2OH(l)
制取与测定实验步骤如下:
Ⅰ.2—氯乙醇的制取
①将溶剂2—氯乙醇加入三颈烧瓶中,启动搅拌器;
②分别将氯化氢与环氧乙烷两种气体按6:5物质的量的配比通入反应器中,使其在溶剂中充分溶解反应;
③反应温度控制在30℃,持续反应100min;
④采用减压蒸馏、收集产品。
(1)实验装置A、B中均用到了浓硫酸,分别体现的浓硫酸的性质为___ ,___ 。
(2)写出实验步骤中提高环氧乙烷利用率的措施___ ,___ (写出两点)。
(3)在步骤④中,采用减压蒸馏的原因是___ 。
Ⅱ.2—氯乙醇样品中Cl元素的测定
已知:a.Ksp(AgCl)=1.8×10-10、Ksp(AgSCN)=1.0×10-12
b.2—氯乙醇样品中还含有一定量的氯化氢和其他杂质(杂质不与NaOH和AgNO3溶液反应),密度约为1.10g•mL-1。
测定步骤:①取样品1.00mL于锥形瓶中,加入NaOH溶液,加热;待反应完全后加稀硝酸至酸性;
②加入32.50mL0.400mol•L-1AgNO3溶液,使Cl-完全沉淀;
③向其中加入2.00mL硝基苯(密度:1.21g•mL-1),振荡,使沉淀表面被有机物覆盖;
④加入指示剂,用0.1000mol•L-1NH4SCN溶液滴定过量的Ag+至终点,消耗NH4SCN溶液10.00mL;
⑤另取样品1.00mL加水稀释至10.00mL,用pH计测定,测得溶液pH为1.00。
(4)ClCH2CH2OH与NaOH反应生成NaCl和另一种物质,该物质的分子式为___ 。
(5)步骤③中加入硝基苯的目的是___ ,若无此操作,则所测样品中Cl元素含量将___ 。填(“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(6)步骤④中选用的指示剂可以是下列的___ 。(选填序号)
(7)根据实验测定的数据计算,样品中2—氯乙醇的质量分数为___ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/5/2844775319584768/2846267564359680/STEM/58e5c476-efe2-4a54-81f4-1bbdf9ab21ec.png?resizew=401)
化合物名称 | 相对分子质量 | 熔点(℃) | 沸点(℃) |
环氧乙烷 | 44 | -112.2 | 10.8 |
2—氯乙醇 | 80.5 | 67.5 | 128.8 |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/5/2844775319584768/2846267564359680/STEM/21d88341-2976-4cab-9d93-e5cf900f473c.png?resizew=97)
制取与测定实验步骤如下:
Ⅰ.2—氯乙醇的制取
①将溶剂2—氯乙醇加入三颈烧瓶中,启动搅拌器;
②分别将氯化氢与环氧乙烷两种气体按6:5物质的量的配比通入反应器中,使其在溶剂中充分溶解反应;
③反应温度控制在30℃,持续反应100min;
④采用减压蒸馏、收集产品。
(1)实验装置A、B中均用到了浓硫酸,分别体现的浓硫酸的性质为
(2)写出实验步骤中提高环氧乙烷利用率的措施
(3)在步骤④中,采用减压蒸馏的原因是
Ⅱ.2—氯乙醇样品中Cl元素的测定
已知:a.Ksp(AgCl)=1.8×10-10、Ksp(AgSCN)=1.0×10-12
b.2—氯乙醇样品中还含有一定量的氯化氢和其他杂质(杂质不与NaOH和AgNO3溶液反应),密度约为1.10g•mL-1。
测定步骤:①取样品1.00mL于锥形瓶中,加入NaOH溶液,加热;待反应完全后加稀硝酸至酸性;
②加入32.50mL0.400mol•L-1AgNO3溶液,使Cl-完全沉淀;
③向其中加入2.00mL硝基苯(密度:1.21g•mL-1),振荡,使沉淀表面被有机物覆盖;
④加入指示剂,用0.1000mol•L-1NH4SCN溶液滴定过量的Ag+至终点,消耗NH4SCN溶液10.00mL;
⑤另取样品1.00mL加水稀释至10.00mL,用pH计测定,测得溶液pH为1.00。
(4)ClCH2CH2OH与NaOH反应生成NaCl和另一种物质,该物质的分子式为
(5)步骤③中加入硝基苯的目的是
(6)步骤④中选用的指示剂可以是下列的
A.淀粉溶液 | B.酚酞溶液 | C.NH4Fe(SO4)2溶液 | D.NaCl溶液 |
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