Question

【題目】氮化鋁（AlN）是一種新型無(wú)機(jī)材料，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域。其制取原理為： Al2O3＋3C＋N22 AlN＋3CO

為了分析某AlN樣品中 AlN的含量，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組成員設(shè)計(jì)了如下兩種實(shí)驗(yàn)方案。

【方案1——量氣法】用圖中的一些裝置來(lái)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來(lái)測(cè)定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)確定雜質(zhì)的成分（實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì)）。

（1）圖中儀器A的名稱是 _______；寫(xiě)出AlN和NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式________。

（2）廣口瓶中的試劑X最好選用下列試劑中的_______（填選項(xiàng)的標(biāo)號(hào)），廣口瓶的液體沒(méi)有裝滿(上方留有少量空間)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH3的體積將________（填“偏大”、 “偏小”或“不變”）。

A．苯 B．酒精 C．植物油 D．CCl4

（3）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得樣品的質(zhì)量為2.56g，氨氣的體積為1.12L（標(biāo)況下），則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。

【方案2——測(cè)重量】按以下步驟測(cè)定樣品中A1N的純度：

（4）步驟②生成沉淀的離子方程式為_______________。

（5）步驟③的操作是_____________。

（6）A1N的純度是______________（用m1、m2表示）。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑ C 不變 80.1% CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓ 過(guò)濾、洗滌

【解析】（1）依據(jù)裝置圖分析可知A為分液漏斗，氮化鋁與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；（2）A、苯易揮發(fā)，會(huì)浪費(fèi)試劑，排出液體增大，影響氨氣體積測(cè)定，A不選；B、酒精易揮發(fā)，揮發(fā)出來(lái)的氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響，同時(shí)由于酒精與水任意比互溶，也不能達(dá)到隔離的目的，B不選；C、植物油既不溶于水，密度小于水也不易揮發(fā)，可以把氨氣與水進(jìn)行隔離，C選；D、CCl4密度大于水，不能起到隔離作用，D不選；答案選C；本次實(shí)驗(yàn)的目的在于測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積而不是收集純凈的氣體，氨氣排出裝多少水，氨氣的體積就是多少，廣口瓶?jī)?nèi)的液體是否充滿不影響所收集到的NH3體積大小；（3）由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaAlO2、并放出NH3，其反應(yīng)方程式為：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，生成NH3的物質(zhì)的量為1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，根據(jù)氮元素守恒可知2.56g樣品中含有AlN的物質(zhì)的量為0.05mol，AlN的質(zhì)量為0.05mol×41g/mol=2.05g，樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.05g/2.56g×100%=80.1%；（4）步驟②生成的沉淀是氫氧化鋁，是偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)生成，反應(yīng)的離子方程式為：CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓；（5）上述分析可知步驟③是過(guò)濾洗滌得到氫氧化鋁沉淀；（6）測(cè)定原理是：A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀：CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓，氫氧化鋁灼燒得到氧化鋁，通過(guò)測(cè)定氧化鋁得質(zhì)量來(lái)計(jì)算氮化鋁的質(zhì)量，Al2O3物質(zhì)的量= ，依據(jù)氮元素守恒得到樣品中氮元素物質(zhì)的量=n(AlN)= ，A1N的純度=。