Question

【題目】氮化鋁（AlN）是一種新型無機材料，廣泛應用于集成電路生產領域。其制取原理為： Al2O3＋3C＋N22 AlN＋3CO

為了分析某AlN樣品中 AlN的含量，某化學研究性學習小組成員設計了如下兩種實驗方案。

【方案1——量氣法】用圖中的一些裝置來進行相關實驗，根據反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質量分數，并根據實驗現象來確定雜質的成分（實驗中導管體積忽略不計）。

（1）圖中儀器A的名稱是 _______；寫出AlN和NaOH溶液反應的化學方程式________。

（2）廣口瓶中的試劑X最好選用下列試劑中的_______（填選項的標號），廣口瓶的液體沒有裝滿(上方留有少量空間)，實驗測得NH3的體積將________（填“偏大”、 “偏小”或“不變”）。

A．苯 B．酒精 C．植物油 D．CCl4

（3）若實驗中測得樣品的質量為2.56g，氨氣的體積為1.12L（標況下），則樣品中AlN的質量分數為______。

【方案2——測重量】按以下步驟測定樣品中A1N的純度：

（4）步驟②生成沉淀的離子方程式為_______________。

（5）步驟③的操作是_____________。

（6）A1N的純度是______________（用m1、m2表示）。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑ C 不變 80.1% CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓ 過濾、洗滌

【解析】（1）依據裝置圖分析可知A為分液漏斗，氮化鋁與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氨氣，反應的化學方程式為：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；（2）A、苯易揮發，會浪費試劑，排出液體增大，影響氨氣體積測定，A不選；B、酒精易揮發，揮發出來的氣體對實驗有影響，同時由于酒精與水任意比互溶，也不能達到隔離的目的，B不選；C、植物油既不溶于水，密度小于水也不易揮發，可以把氨氣與水進行隔離，C選；D、CCl4密度大于水，不能起到隔離作用，D不選；答案選C；本次實驗的目的在于測定產生氣體的體積而不是收集純凈的氣體，氨氣排出裝多少水，氨氣的體積就是多少，廣口瓶內的液體是否充滿不影響所收集到的NH3體積大小；（3）由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO2、并放出NH3，其反應方程式為：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，生成NH3的物質的量為1.12L÷22.4L/mol=0.05mol，根據氮元素守恒可知2.56g樣品中含有AlN的物質的量為0.05mol，AlN的質量為0.05mol×41g/mol=2.05g，樣品中AlN的質量分數為2.05g/2.56g×100%=80.1%；（4）步驟②生成的沉淀是氫氧化鋁，是偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體反應生成，反應的離子方程式為：CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓；（5）上述分析可知步驟③是過濾洗滌得到氫氧化鋁沉淀；（6）測定原理是：A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀：CO2＋AlO2－＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓，氫氧化鋁灼燒得到氧化鋁，通過測定氧化鋁得質量來計算氮化鋁的質量，Al2O3物質的量= ，依據氮元素守恒得到樣品中氮元素物質的量=n(AlN)= ，A1N的純度=。