7.氧化鋁(Al
2O
3)、氮化鋁(AlN)都是一種重要的無機非金屬材料,廣泛應(yīng)用于礦業(yè)生產(chǎn)和集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域,某化學(xué)課題小組的同學(xué)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(yīng)制取純凈的氮氣.
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
NaNO
2+NH
4Cl═NaCl+N
2↑+2H
2O(此反應(yīng)是放熱反應(yīng));
Al
2O
3+3C+N
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO
試回答:
(1)氮化鋁(AlN)中氮元素的化合價是-3.
(2)加入藥品前必須進行的一個實驗步驟是檢驗裝置氣密性,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(yīng)屬于放熱反應(yīng).上述實驗裝置中存在一些不足,請指出沒有尾氣處理裝置.
(3)在制取氮化鋁時由于反應(yīng)不完全,所得氮化鋁產(chǎn)品中的雜質(zhì)除氧化鋁之外,還可能含有C(填化學(xué)式).
【實驗二】氮化鋁含量測定
【資料2】有關(guān)氮化鋁(AlN)、氧化鋁和偏鋁酸鈉(NaAlO
2)的相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
①AlN+NaOH+H
2O═NaAlO
2+NH
3↑
②Al
2O
3+2NaOH═2NaAlO
2+H
2O
③2NaAlO
2+CO
2+3H
2O═2Al(OH)
3↓+Na
2CO
3【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(jié)論是否正確,理由是不正確,偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)也會生成氫氧化鋁沉淀.
【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(CCl
4)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.現(xiàn)有如下操作: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:cabd(用a、b、c、d字母表示).
(6)圖2中X液體可能為B.
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(zhì)量從而測定氮化鋁的含量.現(xiàn)進行如下操作:取氮化鋁樣品10克進行實驗,若燒杯中物質(zhì)增重3.4克,則該樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)是多少?(寫出計算過程)
(8)圖3所示方案會導(dǎo)致該樣品中氮化鋁含量測定結(jié)果偏低,為提高測定結(jié)果的精確度,若不改動裝置,可采取的措施是反應(yīng)結(jié)束后,向燒瓶內(nèi)繼續(xù)加入足量的氫氧化鈉溶液,使裝置內(nèi)殘留氣體排出,被燒杯中的硫酸充分吸收.