题目内容
氮化铝(AIN)是一种新型无机材料,广泛应用于集成电路生产领域。某化学研究小组利用氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝,设计下图实验装置。
试回答:
(1)实验中用饱和NaNO2与 NH4C溶液制取氮气的化学方程式为 。
(2)装置中分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管A的作用是 (填写序号)。
a.防止NaNO2 饱和溶液蒸发 b.保证实验装置不漏气 c.使NaNO2 饱和溶液容易滴下
(3)按图连接好实验装置,检查装置气密性的方法是 。
(4)化学研究小组的装置存在严重问题,请说明改进的办法 。
(5)反应结束后,某同学用下图装置进行实验来测定氮化铝样品的质量分数(实验中导管体积忽略不计)。已知:氮化铝和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氨气
。
①广口瓶中的试剂X最好选用 (填写序号)。
a.汽油 b.酒精 c.植物油 d.CCl4
②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间),则实验测得NH3的体积将 (填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
③若实验中称取氮化铝样品的质量为10.0g,测得氨气的体积为3.36L(标准状况),则样品中AlN的质量分数为 。
(14分)(1)NaNO2+MH4ClNaCl+N2↑+2H2O(2分) (2)c(2分)
(3)在干燥管D末端连接一导管,将导管插入烧杯中的液面下,用酒精灯微热蒸馏烧瓶,导管口有气泡冒出,撤掉酒精灯一段时间,导管内上升一段水柱,说明气密性良好(其它答案合理即可)(2分)
(4)在干燥管D末端连一尾气处理装置(答案合理即可)(2分)
(5)①c ②不变 ③61.5%(每空2分,共6分)
【解析】
试题分析:(1)饱和NaNO2与 NH4C溶液制取氮气,则根据原子守恒可知,还应该有水和氯化钠生成,因此实验中用饱和NaNO2与 NH4C溶液制取氮气的化学方程式为NaNO2+MH4ClNaCl+N2↑+2H2O。
(2)由于蒸馏烧瓶中有气体生成,压强大,分液漏斗中的液体不易滴下。分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管A连接后,可以保持压强相同,使NaNO2 饱和溶液容易滴下,答案选c。
(3)一般常用空气热胀冷缩法,因此根据该实验装置的特点可知,检查装置气密性的方法是在干燥管D末端连接一导管,将导管插入烧杯中的液面下,用酒精灯微热蒸馏烧瓶,导管口有气泡冒出,撤掉酒精灯一段时间,导管内上升一段水柱,说明气密性良好。
(4)由于氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝的同时,还有CO生成,所以必须有尾气处理装置,即在干燥管D末端连一尾气处理装置。
(5)①氮化铝和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氨气,所以要通过排水法测量氨气的体积,则根据氨气极易溶于水可知,X应该是密度小于水与水不溶的试剂。汽油易挥发,a不正确。酒精和水互溶,四氯化碳密度大于水,因此选项bd均不正确。植物油密度小于水、不溶于水,c正确,答案选c。
②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间),由于排除的水是依据压强差来完成的,所以对实验结果不影响,即则实验测得NH3的体积将不变。
③测得氨气的体积为3.36L(标准状况),氨气的物质的量是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,则根据氮原子守恒可知,氮化铝的物质的量是0.15mol,质量是0.15mol×41g/mol=6.15g,所以品中AlN的质量分数为×100%=61.5%。
考点:考查氮气的制备、装置作用与装置气密性检验、实验设计与评价、物质含量的测定与计算等