氮化鋁(AlN)是新型的電子絕緣基片材料,用于大型和超大型集成電路中.某興趣小組開展了制取氮化鋁并測(cè)定所得樣品中氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn).
【實(shí)驗(yàn)一】制取氮化鋁樣品
【查閱資料】在高溫下氮?dú)、碳和三氧化二鋁反應(yīng)可以生成氮化鋁粉和一氧化碳,用此方法制得的氮化鋁中含少量雜質(zhì)碳和氧化鋁.
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】興趣小組的同學(xué)分成甲、乙兩組,分別設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn).
甲組:利用空氣為原料,除去其它成分來(lái)獲得氮?dú),進(jìn)而和碳、三氧化二鋁反應(yīng)制取氮化鋁.
請(qǐng)回答:
(1)如果洗氣瓶A、B中的溶液互換位置,則空氣中的______將不能除去;
(2)寫出D中反應(yīng)的化學(xué)方程式______ 2AlN+3CO
【答案】分析:【實(shí)驗(yàn)一】
甲組:(1)根據(jù)氫氧化鈉溶液與濃硫酸在實(shí)驗(yàn)中的作用,分析當(dāng)兩種裝置互換位置對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;
(2)根據(jù)對(duì)反應(yīng)的說(shuō)明,在高溫下氮?dú)、碳和三氧化二鋁反應(yīng)可以生成氮化鋁粉和一氧化碳,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式;
乙組:根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的現(xiàn)象,推斷ⅰ中發(fā)生的反應(yīng),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式;
【實(shí)驗(yàn)反思】(1)對(duì)比兩種實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)反應(yīng)后生成CO的處理進(jìn)行分析,判斷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題;
(2)對(duì)比兩種實(shí)驗(yàn)方案,對(duì)獲得氮?dú)獾膶?shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行比較,評(píng)價(jià)獲得氮?dú)夥桨傅膬?yōu)缺點(diǎn);
【實(shí)驗(yàn)二】
【實(shí)驗(yàn)反思】根據(jù)資料中氨氣易溶于水的信息,分析實(shí)驗(yàn)中存在的用排水法測(cè)定氨氣體積中的問(wèn)題,判斷該問(wèn)題對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響;
【實(shí)驗(yàn)討論】(1)根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中需要確保裝置氣密性的認(rèn)識(shí),判斷實(shí)驗(yàn)開始之前應(yīng)進(jìn)行的操作;
(2)根據(jù)裝置中藥品或儀器的使用方法,分析實(shí)驗(yàn)中所涉及裝置的作用,判斷所指定裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;
(3)對(duì)比濃硫酸與稀硫酸在實(shí)驗(yàn)中作用的異同,判斷用濃硫酸代替稀硫酸對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響;
(4)分析緩緩?fù)ㄈ肟諝獾牟僮鲗?duì)實(shí)驗(yàn)中殘留氣體的影響,推斷該操作在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的目的;
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】利用所測(cè)得氨氣的質(zhì)量,根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算出樣品中氮化鋁的質(zhì)量,從而求出樣品中氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù).
解答:解:【實(shí)驗(yàn)一】
甲組:(1)氫氧化鈉溶液吸收空氣中二氧化碳,濃硫酸吸收通過(guò)氫氧化鈉溶液的氣體中的水,若兩裝置交換位置,則氣體中的水不能被吸收;
(2)根據(jù)信息:在高溫下氮?dú)狻⑻己腿趸X反應(yīng)可以生成氮化鋁粉和一氧化碳,裝置D中發(fā)生反應(yīng)化學(xué)方程式為:N2+3C+Al2O32AlN+3CO;
乙組:把氨氣通入盛有氧化銅的玻璃管i,加熱后觀察到玻璃管內(nèi)固體變成紅色,說(shuō)明有銅生成,裝置ii中濃硫酸質(zhì)量增加,說(shuō)明生成了水,結(jié)合該反應(yīng)能得到氮?dú)獾膶?shí)驗(yàn)?zāi)康,裝置i中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2;
【實(shí)驗(yàn)反思】(1)生成氮化鋁的過(guò)程中產(chǎn)生的CO是一種有毒氣體,直接排放到空氣中會(huì)造成空氣的污染,因此實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有對(duì)尾氣進(jìn)行處理會(huì)造成空氣污染;
(2)甲組利用空氣中含有78%的氮?dú)赓Y源獲得氮?dú),相?duì)較乙組由氨氣獲得的方法而言,甲組的實(shí)驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)室藥品的限制;而甲組需要經(jīng)過(guò)三步實(shí)驗(yàn)才能得到氮?dú),而乙組一步實(shí)驗(yàn)即獲得了氮?dú)猓裕捉M實(shí)驗(yàn)相對(duì)繁瑣;
【實(shí)驗(yàn)二】
【實(shí)驗(yàn)反思】實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量氨氣體積時(shí),氣體體積會(huì)受壓強(qiáng)的不同而造成較大誤差,而且實(shí)驗(yàn)中用排出水的方法測(cè)量體積,由于氨氣易溶于水,所測(cè)得體積一定會(huì)小于實(shí)際體積,導(dǎo)致結(jié)果偏;
【實(shí)驗(yàn)討論】(1)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前要確保裝置氣密性良好,因此應(yīng)先進(jìn)行氣密性的檢查;
(2)堿石灰能吸收氣體中的水,防止水對(duì)測(cè)量質(zhì)量的影響;使用漏斗進(jìn)行氨氣的吸收,可以防止吸收過(guò)程中造成溶液的倒吸;
(3)若使用濃硫酸,濃硫酸吸收空氣中的水,使得測(cè)量氨氣質(zhì)量偏大,而使結(jié)果偏大;
(4)從導(dǎo)管A處緩緩鼓入一定量的空氣,可以使裝置內(nèi)殘留的氨氣全部被稀硫酸吸收,以保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性;
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】反應(yīng)生成氨氣的質(zhì)量=203.4g-200g=3.4g,設(shè)氮化鋁的質(zhì)量為x
AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3
41                   17
x                    3.4g
=  x=8.2g
樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=90%.
故答案為:
【實(shí)驗(yàn)一】
甲組:(1)水;(2)N2+3C+Al2O32AlN+3CO;
乙組:2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2;
【實(shí)驗(yàn)反思】(1)未對(duì)反應(yīng)生成的CO進(jìn)行處理而直接排放到空氣中;(2)甲組利用空氣獲得氮?dú)猓梢圆皇芩幤废拗,但操作方法過(guò)于繁瑣;
【實(shí)驗(yàn)二】
【實(shí)驗(yàn)反思】沒(méi)有考慮氨氣溶于水而會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏。惑w積的測(cè)量會(huì)因壓強(qiáng)等其它因素的影響而不準(zhǔn)確;
【實(shí)驗(yàn)討論】(1)裝置氣密性;(2)除去氣體中的水;防止液體倒吸;(3)偏大;(4)使反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣充分吸收;
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】反應(yīng)生成氨氣的質(zhì)量=203.4g-200g=3.4g,設(shè)氮化鋁的質(zhì)量為x
AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3
41                   17
x                   3.4g
= x=8.2g
樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=90%.
點(diǎn)評(píng):通過(guò)閱讀整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,理解實(shí)驗(yàn)的原理、操作方法及實(shí)驗(yàn)?zāi)康,為解答此類?wèn)題所要著力完成的基礎(chǔ).
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相關(guān)習(xí)題

科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

(1)常見(jiàn)的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO43-n/2]m,簡(jiǎn)稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有
4
4
(填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成一種紅褐色的氫氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)3
(填化學(xué)式),該物質(zhì)對(duì)水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國(guó)科學(xué)家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應(yīng)生成一種常見(jiàn)的鹽和ClO2,反應(yīng)方程式為
Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl
Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl

(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮?dú)猓賹⑽镔|(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應(yīng)制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于
無(wú)機(jī)非金屬材料
無(wú)機(jī)非金屬材料
(填“金屬材料”或“無(wú)機(jī)非金屬材料”).物質(zhì)X的化學(xué)式
Al2O3
Al2O3
,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)
小于
小于
(填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應(yīng)方程式為
2NaN3=2Na+3N2
2NaN3=2Na+3N2
.汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的常見(jiàn)氣體是
CO2
CO2
、
N2
N2

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源:江蘇省揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校2012年中考第二次模擬考試化學(xué)試題 題型:022

(1)常見(jiàn)的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,簡(jiǎn)稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有________(填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成一種紅褐色的氫氧化物________(填化學(xué)式),該物質(zhì)對(duì)水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國(guó)科學(xué)家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應(yīng)生成一種常見(jiàn)的鹽和ClO2,反應(yīng)方程式為________.

(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮?dú),再將物質(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應(yīng)制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于________(填“金屬材料”或“無(wú)機(jī)非金屬材料”).物質(zhì)X的化學(xué)式________,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù).

(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應(yīng)方程式為________.汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的常見(jiàn)氣體是________、________.

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

(1)常見(jiàn)的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO43-n/2]m,簡(jiǎn)稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有________(填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成一種紅褐色的氫氧化物________(填化學(xué)式),該物質(zhì)對(duì)水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國(guó)科學(xué)家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應(yīng)生成一種常見(jiàn)的鹽和ClO2,反應(yīng)方程式為________.
(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮?dú),再將物質(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應(yīng)制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于________(填“金屬材料”或“無(wú)機(jī)非金屬材料”).物質(zhì)X的化學(xué)式________,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應(yīng)方程式為________.汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的常見(jiàn)氣體是________、________.

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科目:初中化學(xué) 來(lái)源:2012年江蘇省揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校中考化學(xué)二模試卷(解析版) 題型:填空題

(1)常見(jiàn)的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO43-n/2]m,簡(jiǎn)稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有    (填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應(yīng)生成一種紅褐色的氫氧化物    (填化學(xué)式),該物質(zhì)對(duì)水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國(guó)科學(xué)家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應(yīng)生成一種常見(jiàn)的鹽和ClO2,反應(yīng)方程式為   
(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領(lǐng)域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮?dú),再將物質(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應(yīng)制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于    (填“金屬材料”或“無(wú)機(jī)非金屬材料”).物質(zhì)X的化學(xué)式    ,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)    (填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分?jǐn)?shù).
(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應(yīng)方程式為    .汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的常見(jiàn)氣體是    、   

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