Question

氮化鋁(AlN)是一種新型無機(jī)材料，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域。某化學(xué)研究小組利用Al2O3＋3C＋N22AlN＋3CO制取氮化鋁，設(shè)計(jì)下圖實(shí)驗(yàn)裝置：

試回答：

（1）實(shí)驗(yàn)中用飽和NaNO2與NH4Cl溶液制取氮?dú)獾幕瘜W(xué)方程式為 。

（2）裝置中分液漏斗與蒸餾燒瓶之間的導(dǎo)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(shí)驗(yàn)裝置不漏氣 c．使NaNO2飽和溶液容易滴下

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

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

（5）反應(yīng)結(jié)束后，某同學(xué)用圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來測定氮化鋁樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì))。

已知：氮化鋁和NaOH溶液反應(yīng)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(shí)驗(yàn)測得NH3的體積將________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。

③若實(shí)驗(yàn)中稱取氮化鋁樣品的質(zhì)量為10．0 g，測得氨氣的體積為3．36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?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(dǎo)管，將導(dǎo)管插入燒杯中的液面下，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡冒出，撤掉酒精燈一段時(shí)間，導(dǎo)管內(nèi)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?dú)�，則根據(jù)原子守恒可知，還應(yīng)該有水和氯化鈉生成，因此實(shí)驗(yàn)中用飽和NaNO2與 NH4C溶液制取氮?dú)獾幕瘜W(xué)方程式為NaNO2＋MH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O。

（2）由于蒸餾燒瓶中有氣體生成，壓強(qiáng)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(dǎo)管A連接后，可以保持壓強(qiáng)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(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)可知，檢查裝置氣密性的方法是在干燥管D末端連接一導(dǎo)管，將導(dǎo)管插入燒杯中的液面下，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡冒出，撤掉酒精燈一段時(shí)間，導(dǎo)管內(nèi)上升一段水柱，說明氣密性良好。

（4）由于氮?dú)�、氧化鋁和活性炭制取氮化鋁的同時(shí)，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(yīng)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(yīng)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(xiàng)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(qiáng)差來完成的，所以對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不影響，即則實(shí)驗(yàn)測得NH3的體積將不變。

③測得氨氣的體積為3．36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），氨氣的物質(zhì)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(zhì)的量是0．15mol，質(zhì)量是0．15mol×41g/mol＝6．15g，所以品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%＝61．5%。

考點(diǎn)：考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識點(diǎn)，難度適中。