Question

【题目】氮化铝（AlN）是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域。其制取原理为： Al2O3＋3C＋N22 AlN＋3CO

为了分析某AlN样品中 AlN的含量，某化学研究性学习小组成员设计了如下两种实验方案。

【方案1——量气法】用图中的一些装置来进行相关实验，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，并根据实验现象来确定杂质的成分（实验中导管体积忽略不计）。

（1）图中仪器A的名称是 _______；写出AlN和NaOH溶液反应的化学方程式________。

（2）广口瓶中的试剂X最好选用下列试剂中的_______（填选项的标号），广口瓶的液体没有装满(上方留有少量空间)，实验测得NH3的体积将________（填“偏大”、 “偏小”或“不变”）。

A．苯 B．酒精 C．植物油 D．CCl4

（3）若实验中测得样品的质量为2.56g，氨气的体积为1.12L（标况下），则样品中AlN的质量分数为______。

【方案2——测重量】按以下步骤测定样品中A1N的纯度：

（4）步骤②生成沉淀的离子方程式为_______________。

（5）步骤③的操作是_____________。

（6）A1N的纯度是______________（用m1、m2表示）。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑ C 不变 80.1% CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓ 过滤、洗涤

【解析】（1）依据装置图分析可知A为分液漏斗，氮化铝与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氨气，反应的化学方程式为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；（2）A、苯易挥发，会浪费试剂，排出液体增大，影响氨气体积测定，A不选；B、酒精易挥发，挥发出来的气体对实验有影响，同时由于酒精与水任意比互溶，也不能达到隔离的目的，B不选；C、植物油既不溶于水，密度小于水也不易挥发，可以把氨气与水进行隔离，C选；D、CCl4密度大于水，不能起到隔离作用，D不选；答案选C；本次实验的目的在于测定产生气体的体积而不是收集纯净的气体，氨气排出装多少水，氨气的体积就是多少，广口瓶内的液体是否充满不影响所收集到的NH3体积大小；（3）由于AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2、并放出NH3，其反应方程式为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，生成NH3的物质的量为1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，根据氮元素守恒可知2.56g样品中含有AlN的物质的量为0.05mol，AlN的质量为0.05mol×41g/mol=2.05g，样品中AlN的质量分数为2.05g/2.56g×100%=80.1%；（4）步骤②生成的沉淀是氢氧化铝，是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成，反应的离子方程式为：CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓；（5）上述分析可知步骤③是过滤洗涤得到氢氧化铝沉淀；（6）测定原理是：A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀：CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓，氢氧化铝灼烧得到氧化铝，通过测定氧化铝得质量来计算氮化铝的质量，Al2O3物质的量= ，依据氮元素守恒得到样品中氮元素物质的量=n(AlN)= ，A1N的纯度=。