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）Al 4C3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 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，试样为mg，测得C增重n g，则AlN的质量分数是 ．
（1）反应Al2O3+N2+3C
| ||
（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）Al 4C3与水反应生成甲烷，甲烷与CuO反应的化学方程式如下：
CH4+4CuO
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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→
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：
分析：（1）依据化学方程式中元素化合价的变化分析，元素化合价降低的元素所在物质为氧化剂；
（2）依据铵根离子的检验方法设计实验步骤进行检验；
（3）AlN是一种良好的耐热冲击材料，可溶解于强碱溶液生成偏铝酸钠和氨气；
（4）Ⅰ、依据实验装置连接顺序和测定成分发生的反应分析判断，装置中的空气需要赶净，把样品溶于稀硫酸完全反应，利用氮气把生成的甲烷全部赶到F装置反应，减少误差；
Ⅱ、氮化铝水解生成氢氧化铝和氨气，氨气是碱性气体，干燥需要用碱石灰，吸收可以用浓硫酸，最后称重计算．
（2）依据铵根离子的检验方法设计实验步骤进行检验；
（3）AlN是一种良好的耐热冲击材料，可溶解于强碱溶液生成偏铝酸钠和氨气；
（4）Ⅰ、依据实验装置连接顺序和测定成分发生的反应分析判断，装置中的空气需要赶净，把样品溶于稀硫酸完全反应，利用氮气把生成的甲烷全部赶到F装置反应，减少误差；
Ⅱ、氮化铝水解生成氢氧化铝和氨气，氨气是碱性气体，干燥需要用碱石灰，吸收可以用浓硫酸，最后称重计算．
解答：解：（1）反应Al2O3+N2+3C
2AlN+3CO中，氮元素化合价从0价变化为-3价，化合价降低做氧化剂，碳元素化合价从0价变化为+2价做还原剂；
故答案为：N2 ；
（2）检验生成产物中含有NH4+，取少量样品于试管中，滴加稀H2SO4至溶液呈酸性，取反应后的溶液加入足量NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝，说明存在NH4+；
故答案为：取反应后的溶液加入足量NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝，说明存在NH4+；
（3）解答：AlN是一种良好的耐热冲击材料，可溶解于强碱溶液生成偏铝酸钠和氨气，反应的化学方程式为：AlN+NaOH+H2O═NH3↑+NaAlO2，
故答案为：AlN+NaOH+H2O═NH3↑+NaAlO2；
（4）Ⅰ．若各装置连接的顺序为：A→C→F→C→D→E，称量D的质量，按顺序组装仪器，检查装置的气密性，将试样放入锥形瓶中，装置中的空气需要赶净，把样品溶于稀硫酸完全反应，利用氮气把生成的甲烷全部赶到F装置反应，CH4与CuO发生反应：CH4+4CuO
CO2+2H2O+4Cu，减少测定误差，所以需要补充的步骤为：④缓缓鼓入一定量的N2；③点燃F酒精灯；②从分液漏斗缓缓滴入稀硫酸，直到不再产生气体时为止；操作④缓缓鼓入一定量的N2，把装置中的空气排净，防止爆炸；
故答案为：④→③→②；将装置中的空气排尽，防止爆炸；
Ⅱ．为测定AlN的含量，分析AlN能够水解生成氢氧化铝和氨气，氨气是碱性气体，用碱石灰吸收水蒸气后再用浓硫酸吸收氨气，称重计算，所以装置连接为B-D-C；若试样为mg，测得C增重ng为氨气的质量，样品中AlN的质量分数=
×100%=
×100%；
故答案为：B、D、C；
×100%
| ||
故答案为：N2 ；
（2）检验生成产物中含有NH4+，取少量样品于试管中，滴加稀H2SO4至溶液呈酸性，取反应后的溶液加入足量NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝，说明存在NH4+；
故答案为：取反应后的溶液加入足量NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体，若试纸变蓝，说明存在NH4+；
（3）解答：AlN是一种良好的耐热冲击材料，可溶解于强碱溶液生成偏铝酸钠和氨气，反应的化学方程式为：AlN+NaOH+H2O═NH3↑+NaAlO2，
故答案为：AlN+NaOH+H2O═NH3↑+NaAlO2；
（4）Ⅰ．若各装置连接的顺序为：A→C→F→C→D→E，称量D的质量，按顺序组装仪器，检查装置的气密性，将试样放入锥形瓶中，装置中的空气需要赶净，把样品溶于稀硫酸完全反应，利用氮气把生成的甲烷全部赶到F装置反应，CH4与CuO发生反应：CH4+4CuO
| ||
故答案为：④→③→②；将装置中的空气排尽，防止爆炸；
Ⅱ．为测定AlN的含量，分析AlN能够水解生成氢氧化铝和氨气，氨气是碱性气体，用碱石灰吸收水蒸气后再用浓硫酸吸收氨气，称重计算，所以装置连接为B-D-C；若试样为mg，测得C增重ng为氨气的质量，样品中AlN的质量分数=
| ||
| mg |
| 41n |
| 17m |
故答案为：B、D、C；
| 41n |
| 17m |
点评：本题考查了物质组成和探究方法和实验分析判断，离子检验实验步骤设计，实验步骤的理解和设计是解题关键，题目难度较大．
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