Question

17．超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产等领域．其制取原理为：Al₂O₃+N₂+3C$\stackrel{高温}{→}$2AlN+3CO由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质．为测定该产品中有关成分的含量，进行了以下两个实验：
（1）称取10.00g样品，将其加入过量的NaOH浓溶液中共热并蒸干，AlN跟NaOH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↑；
②该样品中的A1N的质量分数为61.5%．
（2）另取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（已折算成标准状况，AIN不跟O₂反应）．该样品中含杂质炭1.92g．

Answer 1

分析 （1）①由题目信息可知，由于AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO₂、并放出NH₃，根据元素守恒可知有水参加反应，据此配平书写反应方程式；
②根据氮元素守恒计算10g样品中含有AlN的物质的量，根据m=nM计算AlN的质量，再根据质量分数定义计算；
（2）气体产物的平均摩尔质量=1.34g•L^-1×22.4L/mol=30g/mol，氧气不足，生成气体是CO和CO₂混合气体，计算二者物质的量之比，再根据氧原子守恒计算CO和CO₂的物质的量，根据碳元素守恒计算碳的质量．

解答 解：（1）①由于AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO₂、并放出NH₃，根据元素守恒可知有水参加反应，其反应方程式为：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，
故答案为：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
②生成NH₃的物质的量为$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，根据氮元素守恒可知10g样品中含有AlN的物质的量为0.15mol，质量为0.15mol×41g/mol=6.15g，该样品中的AlN的质量分数为$\frac{6.15g}{10g}$×100%=61.5%，
故答案为：61.5%；
（2）气体产物的平均摩尔质量=1.34g•L^-1×22.4L/mol=30g/mol，氧气不足，生成气体是CO和CO₂混合气体，CO与CO₂的物质的量之比为（44-30）：（30-28）=7：1，氧气的物质的量为$\frac{2.016L}{22.4L/mol}$=0.09mol，设CO₂为y mol，由氧原子守恒：7y+2y=0.09×2，解得x=0.02，故碳元素质量为（0.02mol+0.02mol×7）×12g/mol=1.92g，
故答案为：1.92．

点评 本题考查混合物计算，难度中等，侧重考查学生分析计算能力，注意利用守恒思想进行的计算．