Question

（2011?揚州三模）氮化鋁（AlN）是一種新型的無機非金屬材料，工業上由氧化鋁與焦炭在氮氣流中高溫制得．請回答下列有關問題．
（1）氮化鋁（AlN）制備：Al₂O₃+N₂+3C

高溫  .

2AlN+3CO，反應中氧化產物與還原產物的物質的量之比為

3：2

．
（2）AlN產品中常含有Al₄C₃、碳和Al₂O₃等雜質，已知Al₄C₃與水反應生成CH₄，CH₄與CuO發生反應：CH₄+4CuO

△   .

CO₂+2H₂O+4Cu．為測定產品中有關成分的含量，所需儀器如下：

若各裝置連接的順序為：A→C→F→C→D→E，請補充操作步驟：
①稱量D的質量，按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，將試樣放入錐形瓶中；
②

緩緩鼓入一定量的N₂

；③_______；④

從分液漏斗緩緩滴入稀硫酸，直到不再產生氣體時為止

；⑤

再次緩緩鼓入一定量的N₂

；⑥再次稱量D的質量；
⑦重復步驟⑤和⑥的操作，直到D的質量基本不變
已知AlN能夠水解．請選擇合適的藥品和裝置，按氣流方向連接各裝置，其順序為：

B

→

D

→

C

→E．若試樣為mg，測得C增重ng，則AlN的質量分數是

41n

17m

×100%

．

Answer 1

分析：（1）依據氧化還原反應的特征顏色化合價變化分析判斷，顏色化合價升高做還原劑被氧化得到氧化產物，元素化合價降低做氧化劑被還原生成還原產物；
（2）依據實驗裝置連接順序和測定成分發生的反應分析判斷，裝置中的空氣需要趕凈，把樣品溶于稀硫酸完全反應，利用氮氣把生成的甲烷全部趕到F裝置反應，減少誤差；氮化鋁水解生成氫氧化鋁和氨氣，氨氣是堿性氣體，干燥需要用堿石灰，吸收可以用濃硫酸，最后稱重計算．

解答：解：（1）氮化鋁（AlN）制備：Al₂O₃+N₂+3C

高溫  .

2AlN+3CO，反應中氮元素化合價從0價變化為-3價，做氧化劑被還原為AlN，碳元素化合價從0價變化為+2價，做還原劑被氧化為一氧化碳，所以氧化產物與還原產物的物質的量之比為3：2；
故答案為：3：2；
（2）若各裝置連接的順序為：A→C→F→C→D→E，稱量D的質量，按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，將試樣放入錐形瓶中，裝置中的空氣需要趕凈，把樣品溶于稀硫酸完全反應，利用氮氣把生成的甲烷全部趕到F裝置反應，CH₄與CuO發生反應：CH₄+4CuO

△   .

CO₂+2H₂O+4Cu，減少測定誤差，所以需要補充的步驟為：②緩緩鼓入一定量的N₂；③點燃F酒精燈；④從分液漏斗緩緩滴入稀硫酸，直到不再產生氣體時為止；⑤再次緩緩鼓入一定量的N₂，再次稱量D的質量，重復步驟⑤和⑥的操作，直到D的質量基本不變；
AlN能夠水解生成氫氧化鋁和氨氣，氨氣是堿性氣體，用堿石灰吸收水蒸氣后再用濃硫酸吸收氨氣，稱重計算，所以裝置連接為B-D-C；若試樣為mg，測得C增重ng為氨氣的質量，樣品中AlN的質量分數=

ng 17g/mol ×41g/mol

mg

×100%=

41n

17m

×100%；
故答案為：緩緩鼓入一定量的N₂；點燃F酒精燈；從分液漏斗緩緩滴入稀硫酸，直到不再產生氣體時為止；再次緩緩鼓入一定量的N₂；B；D；C；

41n

17m

×100%．

點評：本題考查了實驗測定物質組成和驗證性質的裝置分析判斷，實驗步驟的完善是本題的難點，掌握基本操作，設計實驗步驟是解題關鍵，題目難度中等．