Question

【題目】氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）都是一種重要的無機非金屬材料，廣泛應用于礦業(yè)生產(chǎn)和集成電路生產(chǎn)領域，某化學課題小組的同學在實驗室里進行氮化鋁的制備并測定其含量的實驗。

【實驗一】制備氮化鋁

【資料1】實驗室常用飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應制取純凈的氮氣。

有關反應的化學方程式為：

NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O（此反應是放熱反應）；

Al2O3+3C+N2 高溫 2AlN+3CO

試回答：

（1）氮化鋁（AlN）中氮元素的化合價是 。

（2）加入藥品前必須進行的一個實驗步驟是 ，加熱片刻后即可移去酒精燈，不需繼續(xù)加熱，其理由是 。上述實驗裝置中存在一些不足，請指出 。

（3）在制取氮化鋁時由于反應不完全，所得氮化鋁產(chǎn)品中的雜質除氧化鋁之外，還可能含有

（填化學式）。

【實驗二】氮化鋁含量測定

【資料2】有關氮化鋁（AlN）、氧化鋁和偏鋁酸鈉（NaAlO2）的相關反應的化學方程式為：

①AlN+NaOH+H2O===NaAlO2+NH3↑

②Al2O3 + 2NaOH=== 2NaAlO2 + H2O

③2NaAlO2 + CO2 + 3H2O === 2Al(OH)3↓ + Na2CO3

【定性分析】

（4）步驟一：小紅取C裝置中少量固體樣品于試管中，加足量氫氧化鈉溶液，固體逐漸消失，并得到無色溶液，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成，則該樣品中含有氮化鋁。

步驟二：小亮繼續(xù)在上述無色溶液中通人二氧化碳氣體出現(xiàn)白色沉淀，于是他認為樣品中一定還存在氧化鋁。你認為小亮的結論是否正確，理由是 。

【定量測定】.

【資料3】氨氣的溶解性：極易溶于水，但難溶于有機溶劑四氯化碳（CCl4）和堿性溶液等。

（5）圖2裝置通過測量氨氣的體積從而測定氮化鋁的含量。

小燕同學進行如下操作：(a)往廣口瓶中放入適量的氮化鋁樣品；(b)打開分液漏斗的活塞往錐形瓶中加入過量的濃NaOH溶液；(c)檢驗裝置氣密性；(d)測定收集到X液體的體積。

正確的操作順序為 （用a、b、c、d字母表示）。

（6）圖2中X液體可能為 。

A．水 B．四氯化碳 C．氫氧化鈉溶液

（7）圖3裝置則是通過測定吸收氨氣的質量從而測定氮化鋁的含量。小萍同學進行了如下操作：取氮化鋁樣品10.0克進行實驗，實驗結束后燒杯中物質增重3.4克，請你幫小萍同學計算，她取用的樣品中氮化鋁的質量分數(shù)是多少？

（8）圖3所示方案會導致該樣品中氮化鋁含量測定結果偏低，為提高測定結果的精確度，在不改動裝置的前提下，可采取的措施是 。

Answer 1

【答案】（1）－3 （2）檢查裝置氣密性 該反應是放熱反應 沒有尾氣處理裝置（3）C（4）因為氮化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，再與二氧化碳和水反應生成氫氧化鋁沉淀，所以樣品中不一定有氧化鋁（5）cabd（6）BC（7）82%（8）待反應結束后，從分液漏斗中通入足量的氫氧化鈉溶液使殘留在裝置內的氣體完全被稀硫酸吸收。

【解析】

試題分析：設氮化鋁（AlN）中氮元素的化合價為X，則+3+X=0，則X=-3，,加入藥品前必須進行的一個實驗步驟是檢查裝置氣密性，加熱片刻后即可移去酒精燈，不需繼續(xù)加熱，其理由是該反應是放熱反應。上述實驗裝置中存在一些不足，請指出沒有尾氣處理裝置，因為過程中會產(chǎn)生一氧化碳氣體。在制取氮化鋁時由于反應不完全，所得氮化鋁產(chǎn)品中的雜質除氧化鋁之外，還可能含有碳，小亮繼續(xù)在上述無色溶液中通人二氧化碳氣體出現(xiàn)白色沉淀，于是他認為樣品中一定還存在氧化鋁。小亮的結論是不正確，理由是：因為氮化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，再與二氧化碳和水反應生成氫氧化鋁沉淀，所以樣品中不一定有氧化鋁；圖2裝置通過測量氨氣的體積從而測定氮化鋁的含量。正確的順序是：檢驗裝置氣密性；往廣口瓶中放入適量的氮化鋁樣品；打開分液漏斗的活塞往錐形瓶中加入過量的濃NaOH溶液；測定收集到X液體的體積。圖2中X液體可能為四氯化碳或者氫氧化鈉溶液，因為氨氣氨氣的溶解性：極易溶于水，但難溶于有機溶劑四氯化碳（CCl4）和堿性溶液等；設樣品中氮化鋁的質量分數(shù)是X，

AlN+NaOH+H2O===NaAlO2+NH3↑

41 17

10.0克.X 3.4克

列比例式得：41：10.0克.X=17:3.4克 解得X=82%；

圖3所示方案會導致該樣品中氮化鋁含量測定結果偏低，為提高測定結果的精確度，在不改動裝置的前提下，可采取的措施是待反應結束后，從分液漏斗中通入足量的氫氧化鈉溶液使殘留在裝置內的氣體完全被稀硫酸吸收。