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.某興趣小組開展了制取氮化鋁并測定所得樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)的實驗.
【實驗一】制取氮化鋁樣品
【查閱資料】在高溫下氮氣、碳和三氧化二鋁反應(yīng)可以生成氮化鋁粉和一氧化碳,用此方法制得的氮化鋁中含少量雜質(zhì)碳和氧化鋁.
【實驗設(shè)計】興趣小組的同學分成甲、乙兩組,分別設(shè)計了實驗.
甲組:利用空氣為原料,除去其它成分來獲得氮氣,進而和碳、三氧化二鋁反應(yīng)制取氮化鋁.
請回答:
(1)如果洗氣瓶A、B中的溶液互換位置,則空氣中的
將不能除去;
(2)寫出D中反應(yīng)的化學方程式
;
乙組:利用氨氣為原料與氧化銅反應(yīng)來獲得氮氣,再和碳、三氧化二鋁反應(yīng)制取氮化鋁.
請回答:如果ⅰ中玻璃管內(nèi)固體變成紅色,ⅱ明顯增重,請寫出ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式
;
【實驗反思】
(1)請從環(huán)保角度指出甲、乙兩組實驗設(shè)計中相同的不足之處:
;
(2)請比較、評價甲、乙兩組實驗設(shè)計中獲得氮氣的方法:
;
【實驗二】測定所制氮化鋁樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)
【查閱資料】
(1)Al
2O
3+2NaOH=2NaAlO
2+H
2O;
(2)AlN+NaOH+H
2O=NaAlO
2+NH
3↑.
(3)氨氣易溶于水且易與酸反應(yīng).
【實驗設(shè)計1】甲組:用圖Ⅰ裝置使氮化鋁樣品和NaOH濃溶液反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分數(shù).
【實驗反思】該設(shè)計中存在兩大問題會引起偏差,請根據(jù)偏差結(jié)果填寫引起相應(yīng)偏差的原因:
【實驗設(shè)計2】乙組:實驗步驟如下:
①按下圖Ⅱ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稱得盛有稀硫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再次稱量盛有稀硫酸的燒杯和漏斗的質(zhì)量和為203.4g
⑥重復實驗④⑤步驟后稱得盛有稀硫酸的燒杯和漏斗的總質(zhì)量仍為203.4g稀硫酸
【實驗討論】
(1)步驟①加入樣品前還應(yīng)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)如果把燒杯中的稀硫酸換成濃硫酸,測定結(jié)果會
(填“偏大”或“偏小”).
(4)步驟④的目的是
.
【實驗結(jié)論】計算所制氮化鋁樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù).