Question

15．超細(xì)氮化鋁粉末被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)等領(lǐng)域．其制取原理為：
Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO，由于反應(yīng)不完全，氮化鋁產(chǎn)品中往往含有雜質(zhì)．現(xiàn)取本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：
（1）將該產(chǎn)品于過(guò)量的NaOH濃溶液反應(yīng)，經(jīng)測(cè)定有氨氣生成，寫出此實(shí)驗(yàn)所發(fā)生的所有可能的化學(xué)方程式AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑，Al₂O₃ +2NaOH═2 NaAlO₂ +H₂O；
（2）取該產(chǎn)品12.00g置于反應(yīng)器中，通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.048L O₂（過(guò)量），在高溫下充分反應(yīng)后測(cè)得氣體的密度為1.50g•L^-1（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，AlN不跟O₂反應(yīng)）．則此實(shí)驗(yàn)可確認(rèn)該產(chǎn)品中含有的雜質(zhì)是C或炭，該雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.6%（結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位）．

Answer 1

分析 （1）由于反應(yīng)不完全，氮化鋁產(chǎn)品中往往含有雜質(zhì)氧化鋁，氮化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氨氣，氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；
（2）根據(jù)氣體產(chǎn)物的密度可計(jì)算出氣體產(chǎn)物的平均相對(duì)分子質(zhì)量為33.6，氧氣過(guò)量所以生成氣體必定是O₂和CO₂混合氣體，計(jì)算氣體物質(zhì)的量得到氣體質(zhì)量，減去氧元素質(zhì)量得到碳的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算樣品中碳的質(zhì)量．

解答 解：（1）由于反應(yīng)不完全，氮化鋁產(chǎn)品中往往含有雜質(zhì)氧化鋁，氮化鋁和氫氧化鈉溶液反應(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↑，氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Al₂O₃ +2NaOH═2NaAlO₂ +H₂O，
故答案為：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑；Al₂O₃ +2NaOH═2NaAlO₂ +H₂O；
（2）根據(jù)氣體產(chǎn)物的密度可計(jì)算出氣體產(chǎn)物的平均相對(duì)分子質(zhì)量=1.50g•L^-1×22.4L/mol=33.6，氧氣過(guò)量所以生成氣體必定是O₂和CO₂混合氣體，確認(rèn)該產(chǎn)品中含有的雜質(zhì)是C，
O₂物質(zhì)的量=$\frac{6.048L}{22.4L/mol}$=0.27mol
所以，氣體質(zhì)量=0.27mol×33.6g/mol=9.072g，樣品中C的質(zhì)量為9.072g-0.27mol×2×16g/mol=0.432g，
該雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.432g}{12g/mol}$×100%=3.6%，
故答案為：C或炭；3.6%．

點(diǎn)評(píng) 該題為典型的樣品純度測(cè)驗(yàn)試題，理解實(shí)驗(yàn)原理是關(guān)鍵，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識(shí)，難度中等．