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

查閱資料:①實驗室用飽和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:AlN+Na0H+H2O=NaAlO2+NH3↑。

一、氮化鋁的制備

(1)實驗室中使用的裝置如上圖所示,請按照氮氣氣流方向將各個衣器接口連接完整:

ecd___________。(根據實驗需要,上述裝置可使用多次)。

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

二、氮化鋁純度的測定

【方案ⅰ】甲同學用下圖裝置測定AlN的純度(部分夾持裝置已略去)。

(3)為準確測定生成氣體的體積,量氣裝置(虛線框內)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氣管之間沒有導管A連通,對所測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)。

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】 乙同學按以下步驟測定樣品中AIN的純度。

(6)步驟②的操作是__________

(7)實驗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)

【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 通入過量CO2氣體 坩堝、泥三角、坩堝鉗(玻璃棒寫與不寫都對)

【解析】本題考查實驗方案設計與評價,(1)首先制備氮氣,即e開始,因為氮化鋁在高溫下能水解,氮氣中含有水蒸氣,因此必須除去,同時氯化銨有可能分解成NH3和HCl,對后續(xù)實驗產生干擾,必須除去,因此裝置B作用除去氮氣的水蒸氣和氨氣,即e→c→d,然后連接裝置A,除去氮氣中的HCl,即e→c→d→a→b,然后進行反應,即e→c→d→a→b→f→g,因為氮化鋁在高溫下能水解,因此要防止裝置E中的水蒸氣進入到D中,因此D裝置后再加一個干燥裝置,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(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)因為氮化鋁與氫氧化鈉反應生成氨氣,氨氣極易溶于水,因此測量氨氣體積時,不能用含水的物質,即ad正確;(4)如果沒有導管A,產生的氨氣會把裝置中空氣排出,所測氣體體積增大,即氮化鋁的純度會偏大;(5)作為測量氣體體積,肯定測量排液體體積方法,需要用到量筒,即此裝置可能是,因此需要的儀器有bce;(6)根據設計的步驟,濾液及洗滌液中成分是NaOH和NaAlO2,然后通入過量的CO2,發(fā)生NaOH+CO2=NaHCO3NaAlO2CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3,然后過濾,灼燒氫氧化鋁,得到氧化鋁,稱量氧化鋁的質量,從而得到氮化鋁的純度,因此步驟②的操作是通入過量的CO2的氣體;(7)灼燒時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是C和氧化鋁,氧化鋁反應前后質量不變,C轉化成濾渣,利用差量法,進行計算,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。

練習冊系列答案
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(3)寫出下列反應方程式:

____________________________;

_____________________________。

(4)符合下列條件的B的同分異構體共有________________種。

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(2)②的反應類型是__________________。寫出它的化學方程式:_____________

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(4)寫出反應⑤的化學方程式:_______________________。

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