Question

【題目】氮化鋁（AIN）是一種性能優(yōu)異的新型材料，在許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，前景廣闊。某化學(xué)小組模擬工業(yè)制氮化鋁原理，欲在實(shí)驗(yàn)室制備氮化鋁并檢驗(yàn)其純度。

查閱資料：①實(shí)驗(yàn)室用飽和NaNO2與NH4Cl溶液共熱制N2: NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O。

②工業(yè)制氮化鋁：A12O3+3C+N22AlN+3CO氮化鋁在高溫下能水解。

③AlN與NaOH飽和溶液反應(yīng)：AlN+Na0H+H2O=NaAlO2+NH3↑。

一、氮化鋁的制備

（1）實(shí)驗(yàn)室中使用的裝置如上圖所示，請(qǐng)按照氮?dú)鈿饬鞣较驅(qū)⒏鱾�(gè)衣器接口連接完整：

e→c→d→___________。（根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，上述裝置可使用多次）。

（2）B裝置內(nèi)的X液體可能是_______；E裝置內(nèi)氯化鈀溶液的作用可能是________。

二、氮化鋁純度的測(cè)定

【方案ⅰ】甲同學(xué)用下圖裝置測(cè)定AlN的純度（部分夾持裝置已略去）。

（3）為準(zhǔn)確測(cè)定生成氣體的體積，量氣裝置（虛線框內(nèi)）中的X液體可以是____。

a.CC14 b.H2O c.NH4Cl飽和溶液 d．植物油

（4）若裝置中分液漏斗與導(dǎo)氣管之間沒(méi)有導(dǎo)管A連通，對(duì)所測(cè)AIN純度的影響是______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

（5）用下列儀器也能組裝一套量氣裝置，其中必選的儀器有_____（選下列儀器的編號(hào)）。

a．單孔塞 b．雙孔塞 c．廣口瓶 d．容量瓶 e．量筒 f．燒杯

【方案ⅱ】 乙同學(xué)按以下步驟測(cè)定樣品中AIN的純度。

（6）步驟②的操作是__________。

（7）實(shí)驗(yàn)室里煅燒濾渣使其分解，除了必要的熱源和三腳架以外，還需要的儀器有_____等。

（8）樣品中AIN的純度是_______（用m1、m2、m3 表示）

Answer 1

【答案】 a→b→f(g)→g(f)→a(c)→b(d)→i 濃硫酸 吸收CO防污染 ad 偏大 bce 通入過(guò)量CO2氣體 坩堝、泥三角、坩堝鉗(玻璃棒寫(xiě)與不寫(xiě)都對(duì)) 或

【解析】本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，（1）首先制備氮?dú)猓�即e開(kāi)始，因?yàn)榈�化鋁在高溫下能水解，氮?dú)庵泻�有水蒸氣，因此必須除去，同時(shí)氯化銨有可能分解成NH3和HCl，對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾，必須除去，因此裝置B作用除去氮?dú)獾乃�蒸氣和氨氣，即e→c→d，然后連接裝置A，除去氮?dú)庵械腍Cl，即e→c→d→a→b，然后進(jìn)行反應(yīng)，即e→c→d→a→b→f→g，因?yàn)榈�化鋁在高溫下能水解，因此要防止裝置E中的水蒸氣進(jìn)入到D中，因此D裝置后再加一個(gè)干燥裝置，CO有毒，必須尾氣處理，最后用裝置E吸收CO，因此順序是a→b→f(g)→g(f)→a(c)→b(d)→i；（2）根據(jù)（1）的分析，裝置B中的X為濃硫酸，CO有毒，不能直接排放到空氣中，因此必須除去，裝置E的作用是吸收CO，防止污染空氣；（3）因?yàn)榈�化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成氨氣，氨氣極易溶于水，因此測(cè)量氨氣體積時(shí)，不能用含水的物質(zhì)，即ad正確；（4）如果沒(méi)有導(dǎo)管A，產(chǎn)生的氨氣會(huì)把裝置中空氣排出，所測(cè)氣體體積增大，即氮化鋁的純度會(huì)偏大；（5）作為測(cè)量氣體體積，肯定測(cè)量排液體體積方法，需要用到量筒，即此裝置可能是，因此需要的儀器有bce；（6）根據(jù)設(shè)計(jì)的步驟，濾液及洗滌液中成分是NaOH和NaAlO2，然后通入過(guò)量的CO2，發(fā)生NaOH＋CO2=NaHCO3，NaAlO2＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋NaHCO3，然后過(guò)濾，灼燒氫氧化鋁，得到氧化鋁，稱(chēng)量氧化鋁的質(zhì)量，從而得到氮化鋁的純度，因此步驟②的操作是通入過(guò)量的CO2的氣體；（7）灼燒時(shí)需要的儀器是酒精燈、三腳架、泥三角、坩堝、坩堝鉗，因此缺少的儀器有坩堝、泥三角、坩堝鉗；（8）氮化鋁中含有的雜質(zhì)是C和氧化鋁，氧化鋁反應(yīng)前后質(zhì)量不變，C轉(zhuǎn)化成濾渣，利用差量法，進(jìn)行計(jì)算，即2AlN～Al2O3 △m

82 102 20

m(AlN) m3－(m1－m2) 則有m(AlN)=82×[m3－(m1－m2)]/20g，其純度為或。