【題目】氮化鋁(AlN)是一種性能優(yōu)異的新型材料，在許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，前景廣闊。某化學(xué)小組模擬工業(yè)制氮化鋁原理欲在實(shí)驗(yàn)室制備氮化鋁并檢驗(yàn)其純度。

查閱資料：①實(shí)驗(yàn)室用飽和NaNO2溶液與NH4C1溶液共熱制N2：NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O

②工業(yè)制氮化鋁：Al2O3+3C+N2 2AlN+3CO，氮化鋁在高溫下能水解。

③AlN與NaOH飽和溶液反應(yīng)：AlN+NaOH+H2O= NaAlO2+NH3↑。

I．氮化鋁的制備

(1)實(shí)驗(yàn)中使用的裝置如上圖所示，請(qǐng)按照氮?dú)鈿饬鞣较驅(qū)⒏鲀x器接口連接：e→c→d→___(根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，上述裝置可使用多次)。

(2)B裝置內(nèi)的X液體可能是____，E裝置內(nèi)氯化鈀溶液的作用可能是_____。

Ⅱ．氮化鋁純度(含Al2O3、C雜質(zhì))的測(cè)定

(方案i)甲同學(xué)用下圖裝置測(cè)定AlN的純度(部分夾持裝置已略去)，且不考慮NH3在NaOH濃溶液中的溶解。

(3)為準(zhǔn)確測(cè)定生成氣體的體積，量氣裝置(虛線框內(nèi))中的Y液體可以是___。

a．CCl4 b．H2O c． NH4Cl飽和溶液 d． 植物油

(4)若裝置中分液漏斗與導(dǎo)氣管之間沒(méi)有導(dǎo)管A連通，對(duì)所測(cè)AlN純度的影響是____(填“偏大”“偏小”或“不變”)

(方案ii)乙同學(xué)認(rèn)為上述方案不可行，設(shè)計(jì)以下步驟測(cè)定樣品中AlN的純度。

(5)步驟②通入過(guò)量_____(填化學(xué)式)氣體。

(6)步驟③過(guò)濾所需要的主要玻璃儀器有______。

(7)樣品中AlN的純度是_____(用含m1、m2、m3的表達(dá)式表示)。

【答案】f(g) →g(f) →a→b→i(或f(g) →g(f) →c→d→i) 濃硫酸 吸收CO，防止污染 ad 偏大 CO2 玻璃棒、漏斗、燒杯

【解析】

由題中信息可知，C裝置用于制備氮?dú)猓?/span>B裝置用于干燥氮?dú)饣蛴糜诒Ｗo(hù)氮化鋁；D裝置用于制備氮化鋁；A裝置用于保護(hù)氮化鋁防止其水解；E裝置用于尾氣處理。可以通過(guò)測(cè)定樣品與氫氧化鈉溶液生成的氨氣的體積，來(lái)確定樣品的純度，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為氧化鋁，根據(jù)樣品與氧化鋁的質(zhì)量差來(lái)測(cè)定樣品的純度。

(1)由分析可知，C裝置制備的氮?dú)饨?jīng)B裝置干燥后通入D裝置中與鋁和碳粉在高溫下發(fā)生反應(yīng)可制備氮化鋁，由于氮化鋁在高溫下容易發(fā)生水解，故要用A裝置或B裝置進(jìn)行保護(hù)，尾氣中含有污染大氣的一氧化碳，故要用E裝置進(jìn)行處理，因此，按照氮?dú)鈿饬鞣较驅(qū)⒏鲀x器接口連接：e→c→d→f(g) →g(f) →a→b→i(或e→c→d→f(g) →g(f) →c→d→i)。

(2)B裝置用于干燥氮?dú)�，其中�?/span>X液體可能是濃硫酸，E裝置內(nèi)氯化鈀溶液的作用可能是吸收CO，防止污染空氣。

(3)為準(zhǔn)確測(cè)定生成氣體的體積，量氣裝置(虛線框內(nèi))中的Y液體不能溶解氨氣，所給的幾種液體中，H2O和NH4Cl飽和溶液可以溶解氨氣，根據(jù)相似相溶原理可知，氨氣不易溶于CCl4和植物油，故Y液體可以選ad。

(4)若裝置中分液漏斗與導(dǎo)氣管之間沒(méi)有導(dǎo)管A連通，則所測(cè)的氣體體積中包括了所加的氫氧化鈉溶液排出的空氣，導(dǎo)致所測(cè)氨氣的體積偏大，所測(cè)AlN的純度偏大。

(5)由實(shí)驗(yàn)流程可知，樣品與過(guò)量的氫氧化鈉溶液充分反應(yīng)后，可以得到主要成分為C的濾渣，其質(zhì)量為m1g；樣品中的氮化鋁和氧化鋁均轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉進(jìn)入濾液，向其中通入過(guò)量的二氧化碳后，偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，煅燒該沉淀得到氧化鋁的質(zhì)量為m3g。所以，步驟②通入過(guò)量CO2氣體。

(6)步驟③過(guò)濾所需要的主要玻璃儀器有：玻璃棒、漏斗、燒杯。

(7)由上述分析可知，樣品中氧化鋁和氮化鋁的質(zhì)量為(m1-m2)g，最后得到氧化鋁的質(zhì)量為m3g，質(zhì)量增大了m3g -(m1-m2)g=()g，這兩個(gè)質(zhì)量的變化是由氮化鋁轉(zhuǎn)化為氧化鋁所引起的。由鋁元素守恒可以得到關(guān)系式2AlN~Al2O3，即2mol氮化鋁可以轉(zhuǎn)化為1mol氧化鋁，質(zhì)量增大了20g，所以，樣品中AlN的物質(zhì)的量為，其質(zhì)量為，則AlN的純度是。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。

(1)某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如下圖所示裝置探究鋼鐵的腐蝕與防護(hù)，燒杯內(nèi)液體均為飽和食鹽水。

①在相同條件下，三組裝置中鐵電極腐蝕最快的是__(填裝置序號(hào))，該裝置中正極反應(yīng)式為__。

②為防止金屬Fe被腐蝕，可以采用上述___(填裝置序號(hào))裝置原理進(jìn)行防護(hù)。

(2)通信用磷酸鐵鋰電池有體積小、重量輕、高溫性能突出、可高倍率充放電、綠色環(huán)保等眾多優(yōu)點(diǎn)。磷酸鐵鋰電池是以磷酸鐵鋰為正極材料的一種鋰離子二次電池，放電時(shí)，正極反應(yīng)式為M1-xFexPO4+e-+Li+=LiM1-xFexPO4，其原理如圖所示。

①放電時(shí)，電流由___電極經(jīng)負(fù)載流向___電極；負(fù)極反應(yīng)式為____。

②該電池工作時(shí)Li+移向___電極；充電時(shí)石墨電極接電源的____極。

③該電池的總反應(yīng)方程式為____。

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】已知25℃時(shí)，幾種常見(jiàn)弱酸的Ka如下表所示：

電解質(zhì)

H2C2O4

CH3COOH

HCN

H2CO3

電離常數(shù)（molL-1）

K1=5.6×10-2

K2=5.4×10-3

K=1.7×10-5

K=6.2×10-10

K1=4.2×10-7

K2=5.6×10-11

（1）草酸（H2C2O4）是一種___（填“一元”、“二元”、“多元”）弱酸。25℃時(shí)，0.1molL-1的Na2C2O4、CH3COONa、NaCN、Na2CO3溶液的pH由大到小的順序是__。

（2）KHC2O4溶液呈酸性，向10mL0.01molL-1的H2C2O4溶液滴加0.01molL-1KOH溶液V(mL)�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

①當(dāng)V<10mL時(shí)，反應(yīng)的離子方程式為___。

②當(dāng)V=10mL時(shí)，溶液中、、H2C2O4、H+的濃度由大到小的順序?yàn)?/span>__。

③當(dāng)V=amL時(shí)，溶液中離子濃度有如下關(guān)系：c(K+)=2c()+c()；當(dāng)V=bmL時(shí)，溶液中離子濃度有如下關(guān)系：c(K+)=c()+c()+c(H2C2O4)；則a__b（填“<”“=”或“>”）.

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】Cl2O能與水反應(yīng)生成次氯酸，可殺死新型冠狀病毒等多種病毒。一種制備Cl2O的原理為HgO+2Cl2=HgCl2+Cl2O，裝置如圖所示。

已知：①Cl2O的熔點(diǎn)為-116℃、沸點(diǎn)為3.8℃，具有強(qiáng)烈刺激性氣味、易溶于水；

②Cl2O與有機(jī)物、還原劑接觸或加熱時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒并爆炸。

下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A.裝置③中盛裝的試劑是飽和食鹽水

B.裝置④與⑤之間可用橡膠管連接

C.從裝置⑤中逸出氣體的主要成分是Cl2O

D.通入干燥空氣的目的是將生成的Cl2O稀釋，減小爆炸危險(xiǎn)

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】部分被氧化的Fe-Cu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.92g,經(jīng)如下處理:

已知氯化鐵溶液可用于腐蝕印刷電路銅板的離子反應(yīng)為：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+

下列說(shuō)法正確的是

①濾液A中的陽(yáng)離子為Fe2+、Fe3+、H+

②樣品中氧元素的物質(zhì)的量為0.03mol

③溶解樣品的過(guò)程中消耗硫酸的總物質(zhì)的量為0.04mol

④V=224

⑤V=336

A.①③④B.②③④C.②③⑤D.①③⑤

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】化學(xué)是一門中心學(xué)科，是人類進(jìn)步的關(guān)鍵。下列說(shuō)法正確的是

A.我國(guó)古代四大發(fā)明中有三項(xiàng)與化學(xué)反應(yīng)密切相關(guān)

B.為防止蛋白質(zhì)變性，疫苗應(yīng)在冷凍條件下貯存

C.侯德榜制堿法的工藝包括制堿和制氯化銨兩個(gè)過(guò)程

D.生產(chǎn)口罩所用的無(wú)紡熔噴布的主要材料為聚丙烯，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】室溫下，用0.10 mol·L-1NaOH溶液滴定20 mL 0.10 mol·L-1HA溶液，測(cè)得混合溶液的pH與lg 的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是

A.HA為弱酸，Ka的數(shù)量級(jí)為10-3

B.b點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液的體積大于20 mL

C.溶液的導(dǎo)電能力：b>a

D.b點(diǎn)溶液中：c(Na+)=c(Aˉ)=(H+)=c(OHˉ)=10-7mol/L

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】利用下圖所示的有機(jī)物X可生產(chǎn)S－誘抗素Y。下列說(shuō)法正確的是( )

A.X可以發(fā)生氧化、取代、酯化、加聚、縮聚反應(yīng)，并能與鹽酸反應(yīng)生成有機(jī)鹽

B.Y既可以與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，又可使酸性KMnO4溶液褪色

C.1 mol X與足量NaOH溶液反應(yīng)，最多消耗4 mol NaOH

D.X結(jié)構(gòu)中有1個(gè)手性碳原子

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源： 題型：

【題目】氮的化合物應(yīng)用廣泛，但其對(duì)環(huán)境造成污染進(jìn)行治理已成為環(huán)境科學(xué)的重要課題。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）在汽車的排氣管上加裝催化轉(zhuǎn)化裝置可減少NOx的排放。研究表明，NOx的脫除率除與還原劑、催化劑相關(guān)外，還取決于催化劑表面氧缺位的密集程度。以(A、B均為過(guò)渡元素）為催化劑，用H2還原NO的機(jī)理如下：

第一階段：(不穩(wěn)定)+H2→低價(jià)態(tài)的金屬離子(還原前后催化劑中金屬原子的個(gè)數(shù)不變）

第二階段：

……

注：□表示催化劑表面的氧缺位，g表示氣態(tài)，a表示吸附態(tài)

第一階段用氫氣還原B4+得到低價(jià)態(tài)的金屬離子越多，第二階段反應(yīng)的速率越快，原因是_________________。第二階段中各反應(yīng)關(guān)系在該溫度下，NO脫除反應(yīng)的平衡常數(shù)_________________ (用的表達(dá)式表示）。

（2）為研究汽車尾氣轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)有關(guān)反應(yīng)，在密閉容器中充入10molCO和8molNO,發(fā)生反應(yīng)，如圖為平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。

①該反應(yīng)達(dá)到平衡后，為在提高反應(yīng)速率同時(shí)提高NO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有_________________(填字母序號(hào))

a.改用高效催化劑b.縮小容器的體積c.升高溫度d.增加CO的濃度

②壓強(qiáng)為10MPa、溫度為T1下，若反應(yīng)進(jìn)行到20min達(dá)到平衡狀態(tài)，容器的體積為4L，用CO2的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率_________________，該溫度下平衡常數(shù)Kp=_________________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);保留兩位有效數(shù)字）。

（3）近年來(lái)，地下水中的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)境問(wèn)題。在金屬Pt、Cu和銥(Ir)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的硝態(tài)氮()，其工作原理如圖所示

①Ir表面發(fā)生反應(yīng)的方程式為_________________;若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多，造成的后果是_________________。

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