Question

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。某化學研究小組利用Al2O3＋3C＋N22AlN＋3CO制取氮化鋁，設計下圖實驗裝置：

試回答：

（1）實驗中用飽和NaNO2與NH4Cl溶液制取氮氣的化學方程式為 。

（2）裝置中分液漏斗與蒸餾燒瓶之間的導管A的作用是________(填寫序號)。

a．防止NaNO2飽和溶液蒸發(fā) b．保證實驗裝置不漏氣 c．使NaNO2飽和溶液容易滴下

（3）按圖連接好實驗裝置，檢查裝置氣密性的方法是________________。

（4）化學研究小組的裝置存在嚴重問題，請說明改進的辦法________________。

（5）反應結束后，某同學用圖裝置進行實驗來測定氮化鋁樣品的質量分數(shù)(實驗中導管體積忽略不計)。

已知：氮化鋁和NaOH溶液反應生成NaAlO2和氨氣。

①廣口瓶中的試劑X最好選用________(填寫序號)。

a．汽油 b．酒精 c．植物油 d．CCl4

②廣口瓶中的液體沒有裝滿(上方留有空間)，則實驗測得NH3的體積將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。

③若實驗中稱取氮化鋁樣品的質量為10．0 g，測得氨氣的體積為3．36 L(標準狀況)，則樣品中AlN的質量分數(shù)為________。

 

Answer 1

（1）NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O (2分) （2）c（1分）

（3）在干燥管D末端連接一導管，將導管插入燒杯中的液面下，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，導管口有氣泡冒出，撤掉酒精燈一段時間，導管內上升一段水柱，說明氣密性良好(其它答案合理即可)（2分）

（4）在干燥管D末端連一尾氣處理裝置(答案合理即可)（1分）

（5）①C（1分） ②不變 （1分） ③61．5%（2分）

【解析】

試題分析：（1）飽和NaNO2與 NH4C溶液制取氮氣，則根據(jù)原子守恒可知，還應該有水和氯化鈉生成，因此實驗中用飽和NaNO2與 NH4C溶液制取氮氣的化學方程式為NaNO2＋MH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O。

（2）由于蒸餾燒瓶中有氣體生成，壓強大，分液漏斗中的液體不易滴下。分液漏斗與蒸餾燒瓶之間的導管A連接后，可以保持壓強相同，使NaNO2 飽和溶液容易滴下，答案選c。

（3）一般常用空氣熱脹冷縮法，因此根據(jù)該實驗裝置的特點可知，檢查裝置氣密性的方法是在干燥管D末端連接一導管，將導管插入燒杯中的液面下，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，導管口有氣泡冒出，撤掉酒精燈一段時間，導管內上升一段水柱，說明氣密性良好。

（4）由于氮氣、氧化鋁和活性炭制取氮化鋁的同時，還有CO生成，所以必須有尾氣處理裝置，即在干燥管D末端連一尾氣處理裝置。

（5）①氮化鋁和NaOH溶液反應生成Na[Al(OH)4]和氨氣，所以要通過排水法測量氨氣的體積，則根據(jù)氨氣極易溶于水可知，X應該是密度小于水與水不溶的試劑。汽油易揮發(fā)，a不正確。酒精和水互溶，四氯化碳密度大于水，因此選項bd均不正確。植物油密度小于水、不溶于水，c正確，答案選c。

②廣口瓶中的液體沒有裝滿（上方留有空間），由于排除的水是依據(jù)壓強差來完成的，所以對實驗結果不影響，即則實驗測得NH3的體積將不變。

③測得氨氣的體積為3．36L（標準狀況），氨氣的物質的量是3．36L÷22．4L/mol＝0．15mol，則根據(jù)氮原子守恒可知，氮化鋁的物質的量是0．15mol，質量是0．15mol×41g/mol＝6．15g，所以品中AlN的質量分數(shù)為×100%＝61．5%。

考點：考查化學實驗設計的相關知識點，難度適中。