氮化鋁(AlN)是新型的電子絕緣基片材料,用于大型和超大
型集成電路中.在高溫下氮氣、碳和三氧化二鋁反應可以生成氮化鋁微晶粉體和一氧化碳,用此方法制得的氮化鋁中含有少量雜質(zhì)碳和氧化鋁.某;瘜W興趣小組利用上述反應原理制取并測定所得樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù).
查閱資料:(1)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;。2)AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑.氨氣易與酸反應.
設計實驗:
實驗一:制取氮化鋁樣品
實驗步驟 相關化學反應方程式
1.除去空氣中粉塵、二氧化碳、干燥后,再除去氧氣. 除去氧氣的化學反應方程式為
2Cu+O2
 高溫 
.
 
2CuO
2.用上述制得的氮氣通入裝有碳和三氧化二鋁硬質(zhì)玻璃管中高溫制取氮化鋁樣品(如圖1). 裝置中發(fā)生化學反應的化學方程式為
N2+3C+Al2O3
 高溫 
.
 
2AlN+3CO
實驗二:測定所制氮化鋁樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)
①按圖2組裝儀器,將9.1g氮化鋁樣品放入錐形瓶中,在分液漏斗中加入一定量的濃NaOH溶液
②稱得盛有稀鹽酸的燒杯和漏斗的總質(zhì)量為200g
③打開止水夾C,從分液漏斗向錐形瓶中滴入濃NaOH溶液,直到不再產(chǎn)生氣體為止
④打開止水夾B,從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣
⑤再次稱量盛有稀鹽酸的燒杯和漏斗的質(zhì)量和為203.4g
⑥重復實驗④⑤步驟后稱得盛有稀鹽酸的燒杯和漏斗的總質(zhì)量仍為203.4g
實驗討論:(1)步驟①加入樣品前還應檢查
 

(2)裝有堿石灰的干燥管作用是
 
;裝置中使用漏斗的目的是
 

(3)圖2燒杯中稀鹽酸不能換成濃鹽酸的理由是
 
;圖2燒杯中稀鹽酸不能換成濃硫酸的理由是
 
;圖2燒杯中稀鹽酸能否換成稀硫酸
 

(4)步驟④的目的是
 

實驗結(jié)論:所制氮化鋁樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)為
 
%(寫計算過程,4分).
事故處理:實驗中,小明不小心將盛有約50mL的濃NaOH溶液打翻在桌面上.這時他應該采取的措施是:
 

拓展探究:(1)實驗后剩余的濃NaOH溶液
 
(能或不能)放回原試劑瓶,寫出NaOH溶液露置在空氣中發(fā)生的化學反應方程式
 

(2)本著節(jié)約藥品的原則,同時又要確保實驗順利獲得成功.則實驗二中至少應準備40%濃NaOH溶液
 
g(寫計算過程,4分).
精英家教網(wǎng)
分析:【實驗一】
1、用灼熱的銅網(wǎng)除去空氣中的氧氣;
2、根據(jù)對反應的說明,在高溫下氮氣、碳和三氧化二鋁反應可以生成氮化鋁粉和一氧化碳,寫出反應的化學方程式;
【實驗二】
【實驗討論】(1)根據(jù)對實驗操作中需要確保裝置氣密性的認識,判斷實驗開始之前應進行的操作;
(2)根據(jù)裝置中藥品或儀器的使用方法,分析實驗中所涉及裝置的作用,判斷所指定裝置對實驗的影響;
(3)對比稀鹽酸、濃鹽酸、濃硫酸與稀硫酸在實驗中作用的異同來判斷;
(4)分析緩緩通入空氣的操作對實驗中殘留氣體的影響,推斷該操作在實驗過程中的目的;
【實驗結(jié)論】利用所測得氨氣的質(zhì)量,根據(jù)反應的化學方程式計算出樣品中氮化鋁的質(zhì)量,從而求出樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù).
事故處理:利用氫氧化鈉的性質(zhì)解答;
拓展探究:(1)剩余的剩余的濃NaOH溶液不能放回原試劑瓶,以免污染藥品;
(2)利用AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,求出NaOH的質(zhì)量,進而求出濃氫氧化鈉溶液的質(zhì)量.
解答:解:【實驗一】
(1)用灼熱的銅網(wǎng)除去空氣中的氧氣,化學方程式為:2Cu+O2
 高溫 
.
 
2CuO;
(2)根據(jù)信息:在高溫下氮氣、碳和三氧化二鋁反應可以生成氮化鋁粉和一氧化碳,裝置D中發(fā)生反應化學方程式為:N2+3C+Al2O3
 高溫 
.
 
2AlN+3CO;
【實驗二】
【實驗討論】(1)在進行實驗前要確保裝置氣密性良好,因此應先進行氣密性的檢查;
(2)堿石灰能吸收氣體中的水,防止水對測量質(zhì)量的影響;使用漏斗進行氨氣的吸收,可以防止吸收過程中造成溶液的倒吸;
(3)濃鹽酸具有揮發(fā)性,使測量氨氣質(zhì)量偏。蝗羰褂脻饬蛩,濃硫酸吸收空氣中的水,使得測量氨氣質(zhì)量偏大,而使結(jié)果偏大;可以用稀硫酸代替鹽酸;
(4)從導管A處緩緩鼓入一定量的空氣,可以使裝置內(nèi)殘留的氨氣全部被稀硫酸吸收,以保證實驗的準確性;
【實驗結(jié)論】反應生成氨氣的質(zhì)量=203.4g-200g=3.4g,設氮化鋁的質(zhì)量為xg
AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3
41                   17
x                    3.4g
41
x
=
17
3.4
            
x=8.2
樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)=
8.2
9.1
×100%=90%.
事故處理:濃氫氧化鈉具有強腐蝕性,不小心將盛有約50mL的濃NaOH溶液打翻在桌面上,立即用稀醋酸中和,然后用水沖洗,再用抹布擦干.
拓展探究:(1)實驗后剩余的濃NaOH溶液不能放回原試劑瓶,以免污染藥品;NaOH溶液露置在空氣中和二氧化碳反應,化學方程式為:2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O;
(2)利用AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,求出NaOH的質(zhì)量,進而求出濃氫氧化鈉溶液的質(zhì)量;
設ygNaOH與8.2gAlN完全反應
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3
41    40
8.2g   yg
41
8.2
=
40
y
   
y=8
濃氫氧化鈉溶液的質(zhì)量:8÷40%=20g.
故答案為:
【實驗一】
(1)2Cu+O2
 高溫 
.
 
2CuO;(2)N2+3C+Al2O3
  △  
.
 
2AlN+3CO;
【實驗二】
【實驗討論】(1)裝置氣密性;
(2)除去氣體中的水;防止液體倒吸;
(3)濃鹽酸具有揮發(fā)性;濃硫酸具有吸水性;能;
(4)使反應產(chǎn)生的氨氣充分吸收;
【實驗結(jié)論】反應生成氨氣的質(zhì)量=203.4g-200g=3.4g,
設氮化鋁的質(zhì)量為x
AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3
41                   17
x                   3.4g
41
x
=
17
3.4g

x=8.2g
樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)=
8.2g
9.1g
×100%=90%;
事故處理:立即用稀醋酸中和,然后用水沖洗,再用抹布擦干;
拓展延伸:(1)不能,2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O;
(2)設ygNaOH與8.2gAlN完全反應
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3
41    40
8.2g   yg
41
8.2
=
40
y
   
y=8
濃氫氧化鈉溶液的質(zhì)量:8÷40%=20g.
故答案為:20
點評:通過閱讀整個實驗過程,理解實驗的原理、操作方法及實驗目的,為解答此類問題所要著力完成的基礎.
練習冊系列答案
相關習題

科目:初中化學 來源: 題型:

(1)常見的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO43-n/2]m,簡稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有
4
4
(填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應生成一種紅褐色的氫氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)3
(填化學式),該物質(zhì)對水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國科學家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應生成一種常見的鹽和ClO2,反應方程式為
Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl
Cl2+2NaClO2=2ClO2+2NaCl

(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮氣,再將物質(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于
無機非金屬材料
無機非金屬材料
(填“金屬材料”或“無機非金屬材料”).物質(zhì)X的化學式
Al2O3
Al2O3
,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分數(shù)
小于
小于
(填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分數(shù).
(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應方程式為
2NaN3=2Na+3N2
2NaN3=2Na+3N2
.汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無色無味無毒的常見氣體是
CO2
CO2
、
N2
N2

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科目:初中化學 來源:江蘇省揚州中學教育集團樹人學校2012年中考第二次模擬考試化學試題 題型:022

(1)常見的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,簡稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有________(填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應生成一種紅褐色的氫氧化物________(填化學式),該物質(zhì)對水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國科學家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應生成一種常見的鹽和ClO2,反應方程式為________.

(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮氣,再將物質(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于________(填“金屬材料”或“無機非金屬材料”).物質(zhì)X的化學式________,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分數(shù)________(填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分數(shù).

(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應方程式為________.汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無色無味無毒的常見氣體是________、________.

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科目:初中化學 來源: 題型:解答題

(1)常見的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO43-n/2]m,簡稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有________(填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應生成一種紅褐色的氫氧化物________(填化學式),該物質(zhì)對水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國科學家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應生成一種常見的鹽和ClO2,反應方程式為________.
(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮氣,再將物質(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于________(填“金屬材料”或“無機非金屬材料”).物質(zhì)X的化學式________,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分數(shù)________(填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分數(shù).
(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應方程式為________.汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無色無味無毒的常見氣體是________、________.

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科目:初中化學 來源:2012年江蘇省揚州中學教育集團樹人學校中考化學二模試卷(解析版) 題型:填空題

(1)常見的綠色凈水劑、消毒劑有:①高鐵酸鉀(K2FeO4)②聚合硫酸鐵([Fe2(OH)n(SO43-n/2]m,簡稱聚鐵)③二氧化氯(ClO2),這3種物質(zhì)中共含有    (填數(shù)字)種非金屬元素,高鐵酸鉀與水反應生成一種紅褐色的氫氧化物    (填化學式),該物質(zhì)對水中的雜質(zhì)有絮凝作用.ClO2制備方法較多,我國科學家探索的新方法是:氯氣(Cl2)和固體亞氯酸鈉(NaClO2)反應生成一種常見的鹽和ClO2,反應方程式為   
(2)氮化鋁(AlN)具有耐高溫、抗沖擊、導熱性好等優(yōu)良性質(zhì),被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)、陶瓷工業(yè)等領域.工業(yè)上從鋁土礦中獲得物質(zhì)X,從空氣中獲得氮氣,再將物質(zhì)X、N2和碳在一定條件下反應制得AlN和CO.氮化鋁陶瓷屬于    (填“金屬材料”或“無機非金屬材料”).物質(zhì)X的化學式    ,經(jīng)估算,AlN中N元素質(zhì)量分數(shù)    (填“大于”或“小于”)NH4NO3中N元素質(zhì)量分數(shù).
(3)疊氮化鈉(NaN3)被廣泛應用于汽車安全氣囊.汽車經(jīng)撞擊后,30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN3迅速分解為Na、N2,反應方程式為    .汽車尾氣中有毒的CO和NOx經(jīng)特殊的催化裝置后,轉(zhuǎn)化為兩種無色無味無毒的常見氣體是    、   

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