题目内容

10．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+N→2AlN+3CO
（1）根据氮化铝的制取原理，推测某氮化铝中所含杂质可能是C、Al2O3（有几种就写几种）．
（2）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】用如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的名称是分液漏斗；氮化铝与NaOH溶液反应的化学方程式为AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑．
②广口瓶中的试剂X最好选用下列试剂中的C（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的体积将不变（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80.1%．
【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CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓．
⑤步骤③的操作是过滤、洗涤．A1N的纯度是$\frac{41{m}_{2}}{51{m}_{1}}$×100%（用m1、m2表示）．

分析 （1）根据物质不一定完全反应进行判断；
（2）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；
②X处在上层，密度比水小，且不溶于水、不吸收氨气，用于隔离氨气与水，注意由于苯易挥发，会浪费试剂、影响氨气体积测定；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，据此得到方程式．
生成1.12LmolNH3，物质的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=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，根据m=nM计算AlN的质量，再根据质量分数定义计算；
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氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠；
⑤上述分析可知步骤③是过滤洗涤得到氢氧化铝沉淀，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．

解答 解：（1）反应物中有氧化铝固体、碳固体可能未反应完而留在AlN中，故答案为：C、Al2O3；
（2）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↑，
故答案为：分液漏斗；AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；
②A、苯易挥发，会浪费试剂，排出液体增大，影响氨气体积测定，故A不选；
B、酒精易挥发，挥发出来的气体对实验有影响，同时由于酒精易溶于水，也不能达到隔离的目的，故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，故C选；
D、CCl4密度大于水，不能起到隔离作用，故D不选；
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，
故答案为：C；不变；
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$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=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$\frac{2.05g}{2.56g}$×100%=80.1%，
故答案为：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↓，
故答案为：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，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=$\frac{{m}_{2}g}{102g/mol}$=$\frac{{m}_{2}}{102}$mol，依据氮元素守恒得到样品中氮元素物质的量=n（AlN）=$\frac{{m}_{2}}{102}$mol×2=$\frac{{m}_{2}}{51}$mol，A1N的纯度=$\frac{\frac{{m}_{2}}{51}mol×41g/mol}{{m}_{1}g}$×100%=$\frac{41{m}_{2}}{51{m}_{1}}$×100%，
故答案为：过滤、洗涤；$\frac{41{m}_{2}}{51{m}_{1}}$×100%．

点评 本题考查了实验探究物质组成的实验分析判断，理解实验原理是关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力，学习中全面把握基础知识，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
20．下列说法正确的是（　　）
A．乳酸薄荷醇酯（）不仅能发生氧化、消去反应，还能发生取代反应
B．乙醛和丙烯醛（）不是同系物，它们与氢气充分反应后的产物也不是同系物
C．按系统命名法，化合物 的名称是2，3，5，5-四甲基-4，4-二乙基己烷
D．化合物是苯的同系物
1．由Zn一Cu一硫酸溶液组成的原电池，工作一段时间后锌片的质量减少了6.5g．回答下列问题：溶液中的H+移向正极（填“正极”或“负极’）．负极的电极反应式是Zn-2e-=Zn2+，标准状况下生成2.24L气体．
18．已知：2SO2 （g）+O2（g）?2SO3（g）△H，有关数据如下：
T（℃）527627727827927
平衡常数K 910423.20.390.12
下列说法不正确的是（　　）
A．根据平衡常数随温度的变化关系，判断出△H＜0
B．保持其他条件不变，SO2的平衡转化率α（727℃）＜α（927℃）
C．增大压强、降低温度能提高SO2的转化率
D．SO3的稳定性随温度的升高而降低
5．下列有关实验的操作、现象及结论解析都没有科学性错误的是（　　）
选项实验操作现象结论
A将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中有大量气泡产生生成的气体是NH3
B向AgI悬浊液中加入NaCl细粒一定不出现白色沉淀更难溶的物质无法转化为难溶的物质
C某实验小组从资料上获得信息：Fe3+可以氧化银单质．他们用这种方法清洗了一批做了银镜反应的试管．配制了Fe3+浓度相同的FeCl3溶液和Fe2（SO4）3溶液，分别用于清洗试管．用FeCl3溶液清洗比用Fe2（SO4）3溶液清洗得干净Fe3+氧化银单质的过程可能是一个可逆过程：
Fe3++Ag?Fe2++Ag+
D向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液溶液呈红色溶液中一定含有Fe2+
A．AB．BC．CD．D
15．下列叙述正确的是（　　）
A．常温下NO2是无色气体，能与水发生反应
B．SiO2难溶于水，不能与NaOH溶液反应
C．浓硝酸能与铜反应生成H2
D．实验室常用NH4Cl和Ca（OH）2固体混合物加热来制取NH3
2．现有下列三种有机化合物：A．CH2=CH2  B．CH3COOH   C．．
（1）B所含官能团的名称是羧基．
（2）C（填字母代号）能用于萃取溴水中的溴．
（3）三种化合物中能与溴水发生加成反应的是A（填字母代号）．
19．下列描述正确的是（　　）
A．向浓氨水中滴加饱和FeCl3溶液，可以制得Fe（OH）3胶体
B．为除去Mg（OH）2固体中少量Ca（OH）2，可用饱和MgCl2溶液多次洗涤后，再水洗、干燥
C．向溶液X中加入足量盐酸，产生无色无味气体，将气体通入澄清石灰水，产生白色沉淀，说明溶液X中含有CO32-
D．卤代烃Y与NaOH醇溶液共热后，加入足量稀硝酸，再滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明卤代烃Y中含有氯原子
20．下图是两种烃的球棍模型，以下说法不正确的是（　　）
A．二者属于同系物B．二者都属于芳香烃
C．二者互为同分异构体D．B可发生加成反应

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网