Question

6．氮化铝（AlN）是一种新型无机材料，而铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料．试回答下列问题：
（1）某氮化铝（AlN）仅含有Al₂O₃杂质．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）某含铝90%的铝合金3.0g跟160mL 3mol/L 的盐酸充分反应，（合金中其他成分与酸不发生反应）过滤后除去杂质，将滤液稀释到1000mL，取出10mL，加入0.3mol/L 的氨水，使铝离子完全沉淀．则使10mL溶液中的铝离子完全沉淀，至少需消耗氨水多少mL？

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）反应后的溶液中加入氨水，使Al³⁺恰好完全沉淀，反应后的溶液中溶质为NH₄Cl，根据氯离子守恒可知n（NH₄Cl）=n（HCl），再根据N原子守恒计算n（NH₃），进而计算消耗氨水的体积．

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）滤液稀释到1000mL，取出稀释液10mL，加入0.3mol•L^-1的氨水使Al³⁺恰好完全沉淀，反应后的溶液中溶质为NH₄Cl，根据氯离子守恒可知n（NH₄Cl）=n′（HCl）=0.48mol×$\frac{10mL}{1000mL}$=0.0048mol，再根据N原子守恒可知n（NH₃）=0.0048mol，
故需要氨水的体积=$\frac{0.0048mol}{0.3mol/L}$=0.016L=16mL，
答：需要氨水16mL．

点评 本题考查了有关化学方程式的计算，题目难度中等，注意把握过量计算与守恒思想的应用，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．