Question

7．氮化鋁（AlN）廣泛應(yīng)用于集成電路，其制備原理是將氧化鋁與碳粉混合均勻，在持續(xù)流動(dòng)的氮?dú)饬髦屑訜嶂?750℃，發(fā)生如下反應(yīng)：
①2Al₂O₃（s）?4Al（g）+3O₂（g）
②2C（s）+O₂（g）?2CO（g）
③2Al（g）+N₂（g）?2AlN（s）
（1）斷開(kāi)N₂分子內(nèi)的共價(jià)鍵要吸收熱量（填“吸收”或“放出”）
（2）分析反應(yīng)②對(duì)①、③平衡移動(dòng)的影響反應(yīng)②消耗O₂會(huì)使反應(yīng)①的平衡右移，使Al（g）濃度增大，反應(yīng)③的平衡右移，提高AlN的產(chǎn)率．
（3）Al₂O₃、C、N₂合成AlN的平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c}^{3}（CO）}{c（{N}_{2}）}$．
（4）用蒸餾法測(cè)定產(chǎn)品中AlN的含量，裝置如下（加熱及夾持裝置略）：

①AlN與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生NH₃的化學(xué)方程式是AlN+H₂O+NaOH=NaAlO₂+NH₃↑
②錐形瓶?jī)?nèi)吸收NH₃的離子方程式是NH₃+H⁺=NH₄⁺
③檢驗(yàn)NH₃是否完全蒸出的方法是：另取少量蒸餾出的溶液，用紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，觀察試紙是否變藍(lán)色（將檢驗(yàn)過(guò)程補(bǔ)充完整）．
④NH₃完全吸收后，向錐形瓶中加入指示劑，用濃度為c（NaOH）mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的H₂SO₄，終點(diǎn)時(shí)用去標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V（NaOH）mL．下面有關(guān)計(jì)算正確的是B．
A．樣品中AlN的質(zhì)量：41×V（NaOH）．c（NaOH）×10^-3
B．AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{41×[2V（{H}_{2}S{O}_{4}）c（{H}_{2}S{O}_{4}）-V（NaOH）．c（NaOH）]×1{0}^{-3}}{m}$×100
C．錐形瓶吸收NH₃的物質(zhì)的量：[V（H₂SO₄）．c（H₂SO₄）-v（NaOH）．c（NaOH）×10?????????

Answer 1

分析 （1）化學(xué)鍵斷裂需要吸收能量；
（2）濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響是，增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度平衡正向進(jìn)行，增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，平衡逆向進(jìn)行；所以反應(yīng)②對(duì)于反應(yīng)①③來(lái)說(shuō)都是增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行提高AlN的產(chǎn)率；
（3）先書(shū)寫(xiě)此反應(yīng)的化學(xué)方程式，Al₂O₃+3C+N₂=2AlN+3CO，反應(yīng)中的純液體和固體不能列入表達(dá)式；
（4）①AlN與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氨氣；
②錐形瓶?jī)?nèi)吸收NH₃的反應(yīng)是硫酸和氨氣反應(yīng)生成硫酸銨，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式；
③取少量蒸餾出的溶液，利用氨水溶液顯堿性檢驗(yàn)，可以利用紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，觀察試紙是否變藍(lán)檢驗(yàn)，或利用酚酞溶液觀察溶液是否變紅色；
④氫氧化鈉溶液滴定時(shí)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算，根據(jù)錐形瓶中總的硫酸物質(zhì)的量計(jì)算出AlN的量，m（Al）=[2c（H₂SO₄）•v（H₂SO₄）-c（NaOH）•V（NaOH）]×10^-3×41；

解答 解：（1）化學(xué)鍵斷裂需要吸收能量，形成化學(xué)鍵放出熱量，斷開(kāi)N₂分子內(nèi)的共價(jià)鍵要吸收熱量；
故答案為：吸收；
（2）濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響是，增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度平衡正向進(jìn)行，增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)②消耗O₂會(huì)使反應(yīng)①的平衡右移，使Al（g）濃度增大，反應(yīng)③的平衡右移，提高AlN的產(chǎn)率，所以反應(yīng)②對(duì)于反應(yīng)①③來(lái)說(shuō)都是增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行提高AlN的產(chǎn)率；
故答案為：反應(yīng)②消耗O₂使反應(yīng)①的平衡右移，使Al（g）濃度增大，反應(yīng)③的平衡右移，提高AlN的產(chǎn)率；
（3）Al₂O₃、C、N₂合成AlN的反應(yīng)的化學(xué)方程式為，Al₂O₃+3C+N₂=2AlN+3CO，反應(yīng)中的純液體和固體不能列入表達(dá)式，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{3}（CO）}{c（{N}_{2}）}$；
故答案為：$\frac{{c}^{3}（CO）}{c（{N}_{2}）}$；
（4）①AlN與NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：AlN+H₂O+NaOH=NaAlO₂+NH₃↑；
故答案為：AlN+H₂O+NaOH=NaAlO₂+NH₃↑；
②錐形瓶?jī)?nèi)吸收NH₃的反應(yīng)是硫酸和氨氣反應(yīng)生成硫酸銨，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子方程式為：NH₃+H⁺=NH₄⁺；
故答案為：NH₃+H⁺=NH₄⁺；
③檢驗(yàn)NH₃是否完全蒸出的方法是，取少量蒸餾出的溶液，利用氨水溶液顯堿性檢驗(yàn)，可以利用紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，觀察試紙是否變藍(lán)檢驗(yàn)，若不變藍(lán)色說(shuō)明完全蒸出，或利用酚酞溶液觀察溶液是否變紅色，不變紅色證明NH₃是完全蒸出；
故答案為：用紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，觀察試紙是否變藍(lán)色；
④A、氫氧化鈉溶液消耗的量是中和剩余硫酸的量，故A錯(cuò)誤；
B、硫酸和NH₃完全吸收后，向錐形瓶中加入指示劑，用濃度為c（NaOH）mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的H₂SO₄，終點(diǎn)時(shí)用去標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V（NaOH）mL，氫氧化鈉溶液滴定時(shí)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算，AlN+H₂O+NaOH=NaAlO₂+NH₃↑；根據(jù)錐形瓶中總的硫酸物質(zhì)的量計(jì)算出AlN的量，m（AlN）=[2c（H₂SO₄）•v（H₂SO₄）-c（NaOH）•V（NaOH）]×10^-3×41，質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{41×[2c（{H}_{2}S{O}_{4}）V（{H}_{2}S{O}_{4}）-c（NaOH）V（NaOH）]}{m}$×10^-3×100%，故B正確；
C、錐形瓶吸收NH₃的物質(zhì)的量：[2V（H₂SO₄）．c（H₂SO₄）-v（NaOH）．c（NaOH）]×10^-3?，故C錯(cuò)誤；故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題以AlN的制備的工業(yè)流程為載體，考查了反應(yīng)熱、化學(xué)平衡、陌生化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、物質(zhì)的檢驗(yàn)、有關(guān)滴定實(shí)驗(yàn)的計(jì)算等內(nèi)容，綜合性強(qiáng)，難度中等．