题目内容

氮化铝是一种新型的无机非金属材料,被广泛应用于集成电路生产领域。在氮气流中由氧化铝与焦炭在电炉中加热制得。原料配比不当或反应不完全等因素都会造成产品中含有

碳、Al4C3或Al2O3等杂质。回答下列问题:

(1)反应Al2O3+N2+3C 2AlN+3CO中,氧化剂是             

(2)探究氮化铝与酸的反应,并检验生成产物中含有NH4。请完成下列实验步骤。

步骤1:取少量样品于试管中,滴加稀H2SO4至溶液呈酸性

步骤2:                                  .

(3)AlN也可以与强碱溶液反应。完成下列方程式:

AlN+NaOH+H2O=               

(4)Al4C3与水反应生成甲烷,甲烷与CuO反应的化学方程式如下:

CH4+4CuO  CO2+2H2O+4Cu

为测定产品中有关成分的含量,所需仪器如下:

Ⅰ. 测定样品中含有少量Al4C3的含量,各装置连接的顺序为A→C→F→C→D→E。

主要实验步骤如下:

①称量D的质量,按顺序组装仪器,将试样放入锥形瓶中,检查装置的气密性
②从分液漏斗缓缓滴入稀硫酸,直到不再产生气体时为止

③点燃F酒精灯
④缓缓鼓入一定量的N2
⑤再次缓缓鼓入一定量的N2

⑥再次称量D的质量
⑦重复步骤⑤和⑥的操作,直到D的质量基本不变
操作的先后顺序是①→              →⑤→⑥→⑦,

操作④的目的是                                                   

Ⅱ.为测定AlN的含量,请选择合适的药品和装置,按气流方向连接各装置,

其顺序为:                       →E

  若试样为mg,测得C增重n g,则AlN的质量分数是            

练习册系列答案
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(2011?江山市模拟)(背景材料)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料,最高可稳定到2200℃.导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料.抗熔融金属侵蚀的能力强,是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料.氮化铝还是电绝缘体,介电性能良好,用作电器元件也很有希望.超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产领域.其制取原理为:
Al2O3+3C+N2 
高温
2AlN+3CO
(问题探究)某化学研究性学习小组成员根据氮化铝的制取原理,进行了如下探究.
问题1、在制取氮化铝时由于反应不完全,氮化铝产品中所含杂质除了碳以外还可能存在
氧化铝
氧化铝

问题2、为测定该产品中有关成分的含量,甲、乙两同学设计了以下两个实验:
(1)甲同学:称取10.00g样品,将其加入过量的氢氧化钠溶液中共热并蒸干,AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2,并放出氨气3.36L(标准状况).
①上述反应的化学方程式为
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3

②该样品中的AlN的质量分数为
61.5%
61.5%

(2)乙同学:称取10.00g样品置于反应器中,通入2.016L(标准状况)O2,在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g?L-1(已折成标准状况,AlN不跟O2反应).该样品中含杂质碳
1.92
1.92
g.
问题3、丙同学受到甲、乙同学实验的启发,认为测定某氮化铝中含有碳或氧化铝杂质,可用图中I的一些装置来进行检验,根据AlN与NaOH溶液反应所生成氨气的体积来测定样品中氮化铝的质量分数,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)实验有关操作为:①往锥形瓶中放入适量的AlN样品:②从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的浓NaOH;③检验装置的气密性;④测定收集到水的体积.
正确的操作顺序为
③①②④
③①②④

(2)本试验中检查装置气密性的方法是
关闭分液漏斗活塞,微热锥形瓶,广口瓶中右侧导管水柱上升,恒温时水柱并不回落
关闭分液漏斗活塞,微热锥形瓶,广口瓶中右侧导管水柱上升,恒温时水柱并不回落

(3)广口瓶中的试剂X可最好选用
C
C
(填选项的标号).
A、苯    B、酒精    C、植物油    D、CCl4
(4)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
不变
不变
(填偏大、偏小或不变).
(5)若实验中测得样品的质量为wg,氨气的体积为aL(标况下),则样品中AlN的质量分数为
4100a
22.4w
%
4100a
22.4w
%
(AlN的式量为41).
(6)实验结束后,若观察到锥形瓶中还有固体,则样品中含有的杂质是
,为了测定是否含有其它杂质,则还需要哪些简单数据
碳的质量
碳的质量

问题4、丁同学认为,丙同学的实验方法,可能因气体体积测量不准,导致误差较大.建议改用图9中的Ⅱ装置进行同样实验,通过测定烧杯中硫酸的增重来确定样品中AlN的质量分数.你认为是否可行?
不可行
不可行
(填入“可行”、“不可行”),原因是
II中NH3极易被吸收,发生倒吸现象,同时氨气中含有水蒸气,影响氨气质量的测定
II中NH3极易被吸收,发生倒吸现象,同时氨气中含有水蒸气,影响氨气质量的测定
.最简单的改进方法为
在装置之间添加盛有碱石灰的干燥管,烧杯导管的末端接一倒扣的漏斗来吸收氨气
在装置之间添加盛有碱石灰的干燥管,烧杯导管的末端接一倒扣的漏斗来吸收氨气

问题5、戊同学仔细思考了丁同学的装置后,认为此装置所测测得的样品中AlN含量偏小.其原因是
反应产生的氨气不可能被完全吸收
反应产生的氨气不可能被完全吸收
.若忽略此原因的话,只要用图9中的III或IV两个装置中的一种,只需进行简单而又必要的数据测定,可比较准确地确定样品中AlN的质量分数.较合理的装置为
(填代号).你认为戊同学的装置是否还有缺陷?
.若有,所测结果将偏高或偏低
偏低
偏低
,应作如何改进?
应再接一个与IV装置中完全相同的干燥管(或再接一个装有碱石灰的干燥管也行)
应再接一个与IV装置中完全相同的干燥管(或再接一个装有碱石灰的干燥管也行)
.(若无缺陷后两此格可不填).
氮化铝(AlN)是一种新型的无机材料,广泛应用于集成电路生产领域.某氮化铝样品中含有碳或氧化铝杂质,现用图I装置进行实验,使氮化铝样品与NaOH溶液反应(反应的化学方程式为AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑),根据反应所生成的氨气的体积来测定样品中氮化铝的质量分数,并根据实验现象确定杂质的成分.实验过程记录如下:
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a.检查装置的气密性;
b.往图I装置的锥形瓶中放入适量氮化铝样品,从分液漏斗往锥形瓶中加入过量浓NaOH溶液,立即发生剧烈反应,生成的氨将广口瓶中的水排入量筒中;
c.实验结束后,测量量筒中收集到的水的体积(包括由广口瓶到量筒的导管内的水柱的体积),进行计算.
(1)检査A装置气密性的方法是
 

(2)B装置广口瓶中的试剂X宜选用
 
 (填下列选项字母)
A.汽油   B.酒精   C.植物油   D.四氯化碳
(3)B装置广口瓶中的液体没有装满(上方留有少量空间),实验结果测得的NH3的体积将
 
.(填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
(4)实验结束后,若观察到A装置锥形瓶中还有固体,则样品中含有的杂质是
 

(5)若称取wg样品进行实验,实验完成时测得氨气的体积为aL(已折算成标准状况),则样品中AlN的质量分数为
 
 (用含w、a的关系式表示,不用化简).
(6)有人改用上图D装置进行同样实验,通过测定E装置增加的质量来确定样品中AlN的质量分数.你认为两种实验方案中
 
更好(填“图I”或“图Ⅱ”).理由是
 

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