2026年中考化学教学素材：“镓”值连城

【教学素材】 “镓”值连城 湖北省石首市文峰初级中学 刘涛（正高级教师） 【知识链接】镓（Ga）是化学历史上第一个根据化学元素周期表预言并在自然界中证实的元素，其熔点为29.8 ℃，沸点为2 403 ℃，纯液态镓金属有显著的过冷趋势，在空气中易氧化，形成氧化膜，是室温下电导率和热导率均为最大的液态物质。镓及其化合物应用广泛，常用于半导体、合金材料、磁性材料等领域。 一、应用领域 （1）工业用途：砷化镓、氮化镓被誉为第三代半导体材料，被用来大量制造集成电路和光电设备（激光二极管、发光二极管、光电探测器和太阳能电池）。纯镓及低熔合金可作核反应的热交换介质，高温温度计的填充料，有机反应中作二酯化的催化剂。镓-68会发射正电子，可以用于正电子断层成像。镓铟合金可作为汞的替代品。 （2）医学应用：镓金属及其化合物还被在抗菌抑菌、生物医疗成像、医用充填材料、医疗诊断、疾病治疗等生物医学领域有广泛应用。 ‌ 同步训练设计 1．镓有着“电子工业脊梁”的美誉，镓及其化合物应用广泛。镓在元素周期表中的信息如图所示，下列有关说法不正确的是（　　） A．属于金属元素 B．元素符号是Ga C．相对原子质量为69.72 g D．原子的核电荷数是31 2．砷化镓是节能光源材料。如图是镓在元素周期表中的相关信息，下列说法正确的是（　　） A．镓的相对原子质量为69.72g B．镓原子核内有31个中子 C．镓位于元素周期表第四周期 D．镓在化学变化中易得电子 4．我国科学家研制出一种含镓元素（Ga）的催化剂一ZnGa2O4，在该催化剂表面成功将CO2转化为碳氢化合物燃料。下列关于ZnGa2O4的说法中，正确的是（ ） A．其中Ga元素化合价为＋3 B．由一种金属元素和两种非全属元素组成 C．锌、镓、氧元素的质量比为1∶2∶4 D．将CO2转化为碳氢化合物的过程中不需要添加其它物质 4．法国化学家布瓦博德兰根据门捷列夫在1871年的预言，发现了镓元素。镓元素信息如右图所示，以下关于镓元素的分析，正确的是（ ） A．镓原子的核内有31个中子 B．镓元素的相对原子质量为69.72g C．镓元素属于金属元素，易得到电子 D．在镓的原子结构示意图中，X＝18 5．1869年，俄国化学家门捷列夫在前人研究的基础上制作出第一张元素周期表，为预测新元素的结构和性质提供了线索。镓（熔点为29.8 ℃，沸点为2 403 ℃）是新型半导体的基础材料，随着其系列化合物砷化镓、氮化镓等在光电子和高速集成电路等高精尖领域的广泛应用，高纯镓的地位日益凸显。镓（Ga）原子的结构示意图如图所示： （1）镓元素属于 （填“金属”或“非金属”）元素。在化学反应中镓原子与铝原子的性质相似，原因是_______________。 （2）根据原子结构示意图，可知镓原子的最外层电子在反应中容易失去，请写出金属镓与稀硫酸反应的化学方程式 。 （3）氮化镓（GaN）是第三代半导体材料。一般采用GaCl3与NH3在一定条件下反应制得氮化镓和另一种化合物。制备氮化镓的化学方程式为_______。 6．镓（Ga）及其化合物应用广泛，常用于半导体、合金材料、磁性材料等领域。已知：镓在化合物中常显＋3价；金属活动性顺序：Zn＞Ga＞Fe。氢氧化镓是难溶于水的白色固体。 （1）镓能在干燥的空气中生成氧化物薄膜阻止其继续氧化，反应的化学方程式 。 （2）根据上述信息，下列预测不合理的是 （填字母）。 A．镓能与稀盐酸反应，并有氢气放出 B．镓在空气中能被氧化 C．镓能与氢氧化钠反应 D．氢氧化镓能使酚酞试液变红 （3）一类物质既有共性，又有差异性，某同学预测镓能与稀盐酸反应，其依据是 。写出镓（Ga）与稀盐酸反应的化学方程式 　 　。 7．镓（Ga）是半导体的重要原料，其原子结构示意图如图，化学性质与铝相似。镓与铟、锡、锌等可在3℃到65℃组成一系列的低熔点的镓合金，用于金属涂层和核工业。镓和氨气在1300℃的条件下反应，产生疏松的灰色粉末状的氮化镓和氢气，氮化镓是第三代半导体材料，广泛应用到现代电子工业中。 （1）镓合金属于 （填“金属”或“合成”）材料 。 （2）镓在常温或稍加热的条件下可与氢氧化钠反应，生成偏镓酸钠（NaGaO2）和氢气，反应的化学方程式为2Ga＋2X＋2NaOH==2NaGaO2＋3H2↑，X的化学式为_____。 （3）已知氮化镓中氮元素的化合价为﹣3，写出镓与氨气反应的化学方程式 ，其反应基本类型为 。 （4）推测镓的一条化学性质 。 8．氮化镓是生产5G芯片的关键材料之一。图1是元素在元素周期表中的相关信息图，图2是氮原子和原子的原子结构示意图。请回答下列问题： （1）由图1可知镓原子的原子序数是 　 　。 （2）图2中的x是 　 　。氮化镓的化学式为 　 　。 （3）镓（Ga）与常见金属铝有相似的化学性质。两种金属的活动性比较，镓 　 　铝（填“＞”或“＜”），请从原子结构的角度分析原因 　 　。 （4）写出镓（Ga）与稀盐酸反应的化学方程式 　 　。 9．阅读下列材料，回答相关问题， 镓是灰蓝色或银白色的金属，元素符号为Ga 。镓是一种奇妙的金属，放在手心马上熔化犹如荷叶上的水珠流来流去。镓的熔点很低，但沸点很高。纯液态镓有显著的过冷的趋势，在空气中易氧化，形成氧化膜。镓在干燥空气中较稳定，表面会生成氧化物薄膜阻止其继续氧化，在潮湿空气中失去光泽。镓的活动性与锌相似，比铝弱，在化合物中以＋3价为其主要化合价。氮化镓是镓常见的化合物之一，工业上以镓粉为原料，用镍催化法生产 GaN。研究者还发现使用氮化镓作为催化剂进行光解水可以提高制氢效率，不同温度下使用该催化剂进行光解水的速率如图所示。                  （1） 镓的物理性质为   。镓的化学性质 。氧化镓的化学式为        。 （2）金属活动性：镓 （填“＞”或“＜”） 铜。 （3）氮化镓作为催化剂进行光解水可以提高制氢效率，写出其反应的化学方程式         。光解水法与电解水法相比最显著的优点是        。 （4）由题图可知，温度升高会加快使用氮化镓作为催化剂进行光解水的反应速率，分析依据是  。 参考答案 1～4．C、A、B、B、A。 5．（1）金属；镓和铝元素原子最外层电子数相同均为3；（2）2Ga＋3H2SO4＝Ga2(SO4)3＋3H2↑；（3）GaCl3＋NH3GaN＋3HCl 6．（1）4Ga＋3O2＝2Ga2O3；（2）D；（3）镓在金属活动性顺序表中位居氢元素前面；2Ga＋6HCl＝GaCl3＋3H2↑。 7．（1）金属；（2）H2O；（3）2Ga＋2NH3＝2GaN＋3H2↑；置换反应；（4）能与稀硫酸或稀盐酸反应生成盐和氢气等（合理即可）。 8．（1） 31；（3）8；GaN；（3）＞；铝原子的核外有3个电子层，镓原子的核外有4个电子层，且铝原子与镓原子的最外层电子个数相同，因此镓原子的原子核对最外层电子的吸引能力较弱，更容易失去最外层的三个电子；（4） 2Ga＋6HCl＝GaCl3＋3H2↑。 9．（1）镓的熔点很低（合理即可）；在空气中易氧化（合理即可）；（2）＞；（3）2H2O ( GaN )2H2↑＋O2↑；节约能源合（理即可）；（4）相同时间内，温度越高，产生氢气的质量越多。 学科网（北京）股份有限公司 $