摘要:跟碱反应 Al2O3+2OH- AlO-2+2H2O
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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
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
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
②该样品中的AlN的质量分数为
(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
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
(2)本试验中检查装置气密性的方法是
(3)广口瓶中的试剂X可最好选用
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
(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
%
%(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
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?
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
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Al2O3+3C+N2
| 高温 |
(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 |
(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
碳
碳
,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Ⅲ
Ⅲ
(填代号).你认为戊同学的装置是否还有缺陷?有
有
.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).铝与铝合金
1.认识铝及其化合物
(1)铝的物理性质
色态:银白色固体.
熔沸点:熔点:660℃,沸点:2 467℃.
硬度、密度:硬度较小,密度较小.
导电、导热性:仅次于Ag、Cu、Au.
(2)铝的化学性质
①常温下的稳定性:常温下,Al与O2发生反应,表面生成一层________保护膜,阻止了内部金属的进一步被氧化.
②金属铝的还原性
③铝跟酸和碱的反应
(3)Al2O3和Al(OH)3
①Al(OH)3跟酸、碱溶液的反应
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②Al2O3跟酸、碱溶液的反应
Al2O3+6H+
2Al3++3H2O
Al2O3+2OH-+3H2O
2[Al(OH)4]-
2.铝合金及其制品
合金的性能一般优于纯金属.
铝合金易形成致密的氧化物保护膜,具有一定的抗腐蚀力.
铝合金密度小、强度高、塑性好、成本低廉.
铝合金用途广泛:车轮骨架、计算硬盘抽取盒、飞机构件等.
(2012?江苏三模)硝酸铝广泛用于有机合成、印染工业等.工业上以铝灰为原料(主要成分为Al,含少量Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO、MgO等)制备硝酸铝的工艺流程如下:

已知:Al(OH)3沉淀和溶解的pH如下表:
回答下列问题:
(1)碱溶时,发生主反应的离子方程式为
(2)工艺流程中第一次加入硝酸调pH=7.0的目的是
(3)若忽略杂质跟酸、碱的反应,则在碱溶、调pH=7.0、酸溶过程中,理论上消耗碱、酸的物质的量之比n1(NaOH):n2(HNO3):n3(HNO3)=
(4)现用1t铝灰制硝酸铝晶体[Al(NO3)3?9H2O],最后生产出7.5t硝酸铝晶体.若生产过程中铝元素的损失率为10%,计算铝灰中铝元素的质量分数.
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已知:Al(OH)3沉淀和溶解的pH如下表:
| Al(OH)3 | 开始沉淀 | 沉淀完全 | 沉淀开始溶解 | 沉淀完全溶解 |
| pH | 3.3 | 5.0 | 7.8 | 12.8 |
(1)碱溶时,发生主反应的离子方程式为
2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑
2Al+2OH-+2H2O═2AlO2-+3H2↑
.(2)工艺流程中第一次加入硝酸调pH=7.0的目的是
铝离子沉淀完全
铝离子沉淀完全
.pH=7.0时,溶液中c(Al3+)=1.3×10-12mol/L
1.3×10-12mol/L
(通常条件下,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33).(3)若忽略杂质跟酸、碱的反应,则在碱溶、调pH=7.0、酸溶过程中,理论上消耗碱、酸的物质的量之比n1(NaOH):n2(HNO3):n3(HNO3)=
1:1:3
1:1:3
.(4)现用1t铝灰制硝酸铝晶体[Al(NO3)3?9H2O],最后生产出7.5t硝酸铝晶体.若生产过程中铝元素的损失率为10%,计算铝灰中铝元素的质量分数.
硝酸铝广泛用于有机合成、印染工业等.工业上以铝灰为原料(主要成分为Al,含少量Al2O3、Fe2O3、SiO2、CaO、MgO等)制备硝酸铝的工艺流程如下:

已知:Al(OH)3沉淀和溶解的pH如下表:
回答下列问题:
(1)碱溶时,发生主反应的离子方程式为______.
(2)工艺流程中第一次加入硝酸调pH=7.0的目的是______.pH=7.0时,溶液中c(Al3+)=______(通常条件下,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33).
(3)若忽略杂质跟酸、碱的反应,则在碱溶、调pH=7.0、酸溶过程中,理论上消耗碱、酸的物质的量之比n1(NaOH):n2(HNO3):n3(HNO3)=______.
(4)现用1t铝灰制硝酸铝晶体[Al(NO3)3?9H2O],最后生产出7.5t硝酸铝晶体.若生产过程中铝元素的损失率为10%,计算铝灰中铝元素的质量分数.
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已知:Al(OH)3沉淀和溶解的pH如下表:
| Al(OH)3 | 开始沉淀 | 沉淀完全 | 沉淀开始溶解 | 沉淀完全溶解 |
| pH | 3.3 | 5.0 | 7.8 | 12.8 |
(1)碱溶时,发生主反应的离子方程式为______.
(2)工艺流程中第一次加入硝酸调pH=7.0的目的是______.pH=7.0时,溶液中c(Al3+)=______(通常条件下,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33).
(3)若忽略杂质跟酸、碱的反应,则在碱溶、调pH=7.0、酸溶过程中,理论上消耗碱、酸的物质的量之比n1(NaOH):n2(HNO3):n3(HNO3)=______.
(4)现用1t铝灰制硝酸铝晶体[Al(NO3)3?9H2O],最后生产出7.5t硝酸铝晶体.若生产过程中铝元素的损失率为10%,计算铝灰中铝元素的质量分数.
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