Question

氮化鋁（AIN）是一種新型無機材料，廣泛應用于集成電路生產領域．某化學研究小組利用 制取氮化鋁，設計如圖1所示的實驗裝置．

試回答：
（1）實驗中用飽和NaNO₂與 NH₄C溶液制取氧氣的化學方程式為

 

．
（2）裝置中分液漏斗與蒸餾燒瓶之間的導管A的作用是

 

（填寫序號）．
a．防止NaNO₂ 飽和溶液蒸發   b．保證實驗裝置不漏氣  c．使NaNO₂ 飽和溶液容易滴下
（3）按圖連接好實驗裝置，檢查裝置氣密性的方法是

 

．
（4）化學研究小組的裝置存在嚴重問題，請說明改進的辦法

 

．
（5）反應結束后，某同學用圖2所示裝置進行實驗來測定氮化鋁樣 品的質量分數（實驗中導管體積忽略不計）．已知：氮化鋁和NaOH溶液反應生成Na[Al（OH）₄]和氨氣．
①廣口瓶中的試劑X最好選用

 

（填寫序號）．a．汽油        b．酒精       c．植物油     d．CCl₄
②廣口瓶中的液體沒有裝滿（上方留有空間），則實驗測得NH₃的體積將

 

（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
③若實驗中稱取氮化鋁樣品的質量為10.0g，測得氨氣的體積為3.36L（標準狀況），則樣品中AlN的質量分數為

 

．

Answer 1

分析：（1）飽和NaNO₂與 NH₄Cl溶液反應生成氯化鈉、氮氣和水；
（2）根據實驗的需要結合大氣壓強原理來回答；
（3）只要先將裝置密封再利用熱脹冷縮原理進行氣密性驗證；
（4）實驗必須對有毒氣體進行尾氣處理，防止空氣污染；
（5）①根據廣口瓶中的試劑X的作用考慮；
②根據反應前后廣口瓶的上方留有的少量空間填充氣體變化考慮；
③根據氨氣的體積計算出物質的量，得出其中氮原子的物質的量，根據氮原子守恒，來計算氮化鋁的百分含量．

解答：解：（1）飽和NaNO₂與 NH₄Cl溶液反應生成氯化鈉、氮氣和水，故答案為：NaNO₂+NH₄Cl

△   .

NaCl+N₂↑+2H₂O；
（2）裝置中分液漏斗與蒸餾燒瓶之間的導管A具有平衡氣壓的作用，這樣可以保證NaNO₂飽和溶液容易滴下，故選c；
（3）關閉分液漏斗開關，使裝置處于密閉體系，將導管一端浸入水中，用手緊握錐形瓶外壁，由于熱脹冷縮，錐形瓶內氣體受熱膨脹，如果導管口有氣泡冒出，說明氣密性良好，否則裝置漏氣，故答案為：在干燥管D末端連接一導管，將導管插入燒杯中的液面下，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，導管口有氣泡冒出，撤掉酒精燈一段時間，導管內上升一段水柱，證明氣密性良好；
（4）實驗必須對有毒氣體進行尾氣處理，防止空氣污染，故答案為：在干燥管D末端連接一個尾氣處理裝置；
（5）①廣口瓶中的試劑X的作用是將氨氣與水隔開，因為氨氣極易溶于水，由于酒精能以任意比例與水互溶，所以不能用酒精，要用植物油將氨氣與水隔開，水不溶于油，故選c；
②反應前廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是空氣，反應后廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是氨氣，氨氣代替了開始的空氣，把最后空間中沖入的氨氣當成開始時的空氣即可，所以對實驗結果沒有影響，故答案為：不變；
（5）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，說明固體不溶于氫氧化鈉溶液，所以雜質是碳；
（6）氨氣的體積為3.36L（標準狀況），物質的量是0.15mol，所以淡化綠的物質的量是0.15mol，質量是0.15mol×41g/mol=6.15g，所以氮化鋁的質量分數為

6.15

10

×100%=61.5%，故答案為：61.5%．

點評：解答本題要知道制取氣體的一般步驟，知道用排水法測定氣體體積的方法，由于氨氣極易溶于水，要用植物油將氨氣與水分開，綜合性強，難度大．