做真题学化学-2023年新高考湖南化学卷第17题

做真题，学化学，带你畅游化学知识海洋，掌握化学内在逻辑规律，满分高分不是梦。本题是化学工业流程大题，制备金属有机物。考查点涉及电化学、物质结构、化学反应。需要紧扣生产目的，综合运用物理和化学性质，解决新情境下的化学问题。

17．超纯Ga(CH3)3是制备第三代半导体的支撑源材料之一，近年来，我国科技工作者开发了超纯纯化、超纯分析和超纯灌装一系列高新技术，在研制超纯Ga(CH3)3方面取得了显著成果，工业上以粗镓为原料，制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下：

已知：①金属Ga的化学性质和Al相似，Ga的熔点为29.8℃

②Et2O(乙醚)和NR3(三正辛胺)在上述流程中可作为配体；

③相关物质的沸点：

回答下列问题：

(1)晶体Ga(CH3)3的晶体类型是___；

(2)“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40~45℃的原因是_______，阴极的电极反应式为_______；

(3)“合成Ga(CH3)3(Et2O)”工序中的产物还包括MgI2和CH3MgI，写出该反应的化学方程式：_______；

(4)“残渣”经纯水处理，能产生可燃性气体，该气体主要成分是_______；

(5)下列说法错误的是_______；

(6)直接分解Ga(CH3)3(Et2O)不能制备超纯Ga(CH3)3，而本流程采用“配体交换”工艺制备超纯Ga(CH3)3的理由是_______；

(7)比较分子中的C−Ga−C键角大小：Ga(CH3)3_______Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”)，其原因是_______。

解析和解答如下：

（1）晶体类型可从熔点、沸点判断。一般熔点、沸点低的化合物均为分子晶体。

Ga(CH₃)₃沸点为55.7℃，熔点低于55.7℃为分子晶体。

（2）所给的信息：Ga的熔点为29.8℃。在40~45℃时，Ga为液态，Ga密度大于NaOH溶液密度，位于电解池底部。便于进料和出料。

Ga为液态，便于粗镓进料和高纯镓出料。

Ga与Al类似，为两性金属。镓溶解于强碱溶液，以GaO₂^-存在。

阴极发生还原反应，GaO₂^-失电子被还原为Ga。

先得失电子守恒：

GaO₂^--3e^-=Ga+2O^2-

再原子守恒，O^2-在碱性条件下与H₂O反应生成OH^-。

电极反应为：

GaO₂^--3e^-+2H₂O=Ga+4OH^-

检查，电荷守恒，原子守恒，正确。

（3）反应物：Ga₂Mg₅、Et₂O、CH₃I

产物：Ga(CH₃)₃(Et₂O)、CH₃MgI、MgI₂

采用观察法配平方程式：

Ga₂Mg₅+2Et₂O+8CH₃I=2Ga(CH₃)₃(Et₂O)+2CH₃MgI+3MgI₂

先配平Ga，2个Ga(CH₃)₃(Et₂O)，2个Et₂O，6个CH₃I，形成3个MgI₂，2个CH₃MgI，再需要2个CH₃I，共8个CH₃I。检查后，方程式正确。

（4）残渣为CH₃MgI、MgI₂。其中CH₃MgI会与H₂O发生水解反应，生成气体CH₄，Mg(OH)₂和MgI₂。可燃气体为CH₄。

（5）对选项A：在配体交换过程中，Et₂O被NR₃交换出来，循环利用。正确。

对选项B：Ga₂Mg₅具有强还原性，会被O₂氧化，会与H₂O发生反应，还原出H₂，正确。

对选项C：配体交换后产物为Ga(CH₃)₃(NR₃)，再蒸发得到Ga(CH₃)₃，正确。

对选项D：二者的化学环境不同，核磁共振氢谱的化学位移不同。能区分。错误。

选D。

（6）观察物理性质，Et₂O的沸点与Ga(CH₃)₃接近，NR₃沸点远高于Ga(CH₃)₃，Et₂O可被蒸出，进入到Ga(CH₃)₃产品中，导致产品纯度低；NR₃不会被蒸出。

（7）Ga(CH₃)₃无孤电子对，Ga的3个价电子全部形成单键，Ga采用sp²杂化，C-Ga-C夹角为120°。Ga(CH₃)₃(Et₂O)中，Ga形成4个单键，Ga采用sp³杂化，分子结构为四面体，C-Ga-C夹角小于120°。

＞。

Ga(CH₃)₃中Ga采用sp²杂化，C-Ga-C夹角为120°。Ga(CH₃)₃(Et₂O)中Ga采用sp³杂化，分子结构为四面体，C-Ga-C夹角小于120°。

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