氮化铝(AlN)是新型的电子绝缘基片材料,用于大型和超大型集成电路中.某兴趣小组开展了制取氮化铝并测定所得样品中氮化铝的质量分数的实验.
【实验一】制取氮化铝样品
【查阅资料】在高温下氮气、碳和三氧化二铝反应可以生成氮化铝粉和一氧化碳,用此方法制得的氮化铝中含少量杂质碳和氧化铝.
【实验设计】兴趣小组的同学分成甲、乙两组,分别设计了实验.精英家教网
甲组:利用空气为原料,除去其它成分来获得氮气,进而和碳、三氧化二铝反应制取氮化铝.
请回答:
(1)如果洗气瓶A、B中的溶液互换位置,则空气中的
 
将不能除去;
(2)写出D中反应的化学方程式
 

乙组:利用氨气为原料与氧化铜反应来获得氮气,再和碳、三氧化二铝反应制取氮化铝.
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请回答:如果ⅰ中玻璃管内固体变成红色,ⅱ明显增重,请写出ⅰ中发生反应的化学方程式
 

【实验反思】
(1)请从环保角度指出甲、乙两组实验设计中相同的不足之处:
 

(2)请比较、评价甲、乙两组实验设计中获得氮气的方法:
 

【实验二】测定所制氮化铝样品中氮化铝的质量分数
【查阅资料】
(1)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O; 
(2)AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑.
(3)氨气易溶于水且易与酸反应.
【实验设计1】甲组:用图Ⅰ装置使氮化铝样品和NaOH浓溶液反应,根据反应中所生成氨气的体积来测定样品中的氮化铝的质量分数.
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【实验反思】该设计中存在两大问题会引起偏差,请根据偏差结果填写引起相应偏差的原因:
【实验设计2】乙组:实验步骤如下:
①按下图Ⅱ组装仪器,将9.1g氮化铝样品放入锥形瓶中,在分液漏斗中加入一定量的浓NaOH溶液
②称得盛有稀硫酸的烧杯和漏斗的总质量为200g
③打开止水夹C,从分液漏斗向锥形瓶中滴入浓NaOH溶液,直到不再产生气体为止
④打开止水夹B,从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑤再次称量盛有稀硫酸的烧杯和漏斗的质量和为203.4g
⑥重复实验④⑤步骤后称得盛有稀硫酸的烧杯和漏斗的总质量仍为203.4g稀硫酸
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【实验讨论】
(1)步骤①加入样品前还应检查
 

(2)装有碱石灰的干燥管作用是
 
;装置中使用漏斗的目的是
 

(3)如果把烧杯中的稀硫酸换成浓硫酸,测定结果会
 
(填“偏大”或“偏小”).
(4)步骤④的目的是
 

【实验结论】计算所制氮化铝样品中氮化铝的质量分数.
氮化铝(AlN)是新型的电子绝缘基片材料,用于大型和超大
型集成电路中.在高温下氮气、碳和三氧化二铝反应可以生成氮化铝微晶粉体和一氧化碳,用此方法制得的氮化铝中含有少量杂质碳和氧化铝.某校化学兴趣小组利用上述反应原理制取并测定所得样品中氮化铝的质量分数.
查阅资料:(1)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O; (2)AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑.氨气易与酸反应.
设计实验:
实验一:制取氮化铝样品
实验步骤 相关化学反应方程式
1.除去空气中粉尘、二氧化碳、干燥后,再除去氧气. 除去氧气的化学反应方程式为
2Cu+O2
 高温 
.
 
2CuO
2.用上述制得的氮气通入装有碳和三氧化二铝硬质玻璃管中高温制取氮化铝样品(如图1). 装置中发生化学反应的化学方程式为
N2+3C+Al2O3
 高温 
.
 
2AlN+3CO
实验二:测定所制氮化铝样品中氮化铝的质量分数
①按图2组装仪器,将9.1g氮化铝样品放入锥形瓶中,在分液漏斗中加入一定量的浓NaOH溶液
②称得盛有稀盐酸的烧杯和漏斗的总质量为200g
③打开止水夹C,从分液漏斗向锥形瓶中滴入浓NaOH溶液,直到不再产生气体为止
④打开止水夹B,从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑤再次称量盛有稀盐酸的烧杯和漏斗的质量和为203.4g
⑥重复实验④⑤步骤后称得盛有稀盐酸的烧杯和漏斗的总质量仍为203.4g
实验讨论:(1)步骤①加入样品前还应检查
 

(2)装有碱石灰的干燥管作用是
 
;装置中使用漏斗的目的是
 

(3)图2烧杯中稀盐酸不能换成浓盐酸的理由是
 
;图2烧杯中稀盐酸不能换成浓硫酸的理由是
 
;图2烧杯中稀盐酸能否换成稀硫酸
 

(4)步骤④的目的是
 

实验结论:所制氮化铝样品中氮化铝的质量分数为
 
%(写计算过程,4分).
事故处理:实验中,小明不小心将盛有约50mL的浓NaOH溶液打翻在桌面上.这时他应该采取的措施是:
 

拓展探究:(1)实验后剩余的浓NaOH溶液
 
(能或不能)放回原试剂瓶,写出NaOH溶液露置在空气中发生的化学反应方程式
 

(2)本着节约药品的原则,同时又要确保实验顺利获得成功.则实验二中至少应准备40%浓NaOH溶液
 
g(写计算过程,4分).
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