Question

【題目】氮化鋁(室溫下與水緩慢反應(yīng))是一種新型無機材料，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域�；瘜W(xué)研究小組同學(xué)按下列流程制取氮化鋁并測定所得產(chǎn)物中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

己知：AlN＋NaOH＋3H2O＝Na[Al(OH)4]＋NH3↑。

回答下列問題：

（1）檢查裝置氣密性，加入藥品，開始實驗。最先點燃___(“A”、“C”或“E”)處的酒精燈或酒精噴燈。

（2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___，裝置C中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為___，制得的AlN中可能含有氧化鋁、活性炭外還可能含有___。

（3）實驗中發(fā)現(xiàn)氮氣的產(chǎn)生速率過快，嚴(yán)重影響尾氣的處理。實驗中應(yīng)采取的措施是___(寫出一種措施即可)。

（4）稱取5.0g裝置C中所得產(chǎn)物，加入NaOH溶液，測得生成氨氣的體積為1.68 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則所得產(chǎn)物中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___。

（5）也可用鋁粉與氮氣在1000℃時反應(yīng)制取AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，共主要原因是___。

Answer 1

【答案】A NH4＋＋ NO2－N2↑＋2H2O Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO Al4C3 減緩亞硝酸鈉的滴加速度或降低A處酒精燈加熱的溫度 61.5% NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，便于Al快速反應(yīng)

【解析】

⑴A裝置制取氮氣，濃硫酸干燥，氮氣排除裝置內(nèi)的空氣，反之Al反應(yīng)時被空氣氧化。

⑵根據(jù)氧化還原反應(yīng)寫出A、C的反應(yīng)式，利用物質(zhì)之間的反應(yīng)推出C中可能出現(xiàn)的產(chǎn)物。

⑶從影響反應(yīng)速率的因素思考減緩氮氣生成速率。

⑷根據(jù)關(guān)系得出AlN的物質(zhì)的量，計算產(chǎn)物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

⑸氯化銨在反應(yīng)中易分解，生成的HCl在反應(yīng)中破壞了Al表面的氧化膜，加速反應(yīng)。

⑴A處是制取氮氣的反應(yīng)，可以排除裝置內(nèi)的空氣，反之反應(yīng)時Al被氧氣氧化，因此最先點燃A處的酒精燈或酒精噴燈，故答案為：A。

⑵裝置A是制取氮氣的反應(yīng)，A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NH4＋＋ NO2－ N2↑＋2H2O，裝置C中主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO，制得的AlN中可能含有氧化鋁、活性炭外還可能是Al和C形成的化合物Al4C3，故答案為：NH4＋＋ NO2－ N2↑＋2H2O；Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO；Al4C3。

⑶實驗中發(fā)現(xiàn)氮氣的產(chǎn)生速率過快，嚴(yán)重影響尾氣的處理，減緩氮氣的生成速度采取的措施是減緩亞硝酸鈉的滴加速度或降低A處酒精燈加熱的溫度，故答案為：減緩亞硝酸鈉的滴加速度或降低A處酒精燈加熱的溫度。

⑷生成氨氣的體積為1.68 L即物質(zhì)的量為0.075mol，根據(jù)方程式關(guān)系得出AlN的物質(zhì)的量為0.075mol，則所得產(chǎn)物中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，故答案為：61.5%。

⑸在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，可能是NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，從而Al直接和氮氣反應(yīng)，因此其主要原因是NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，故答案為：NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，便于Al快速反應(yīng)。