Question

【題目】氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）都是一種重要的無機非金屬材料，廣泛應(yīng)用于礦業(yè)生產(chǎn)和集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域，某化學(xué)課題小組的同學(xué)在實驗室里進行氮化鋁的制備并測定其含量的實驗。
【實驗一】制備氮化鋁
【資料1】實驗室常用飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應(yīng)制取純凈的氮氣。
有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O（此反應(yīng)是放熱反應(yīng)）；
Al2O3+3C+N22AlN+3CO
試回答：
（1）氮化鋁（AlN）中氮元素的化合價是。

（2）加入藥品前必須進行的一個實驗步驟是 ， 加熱片刻后即可移去酒精燈，不需繼續(xù)加熱，其理由是。上述實驗裝置中存在一些不足，請指出。
（3）在制取氮化鋁時由于反應(yīng)不完全，所得氮化鋁產(chǎn)品中的雜質(zhì)除氧化鋁之外，還可能含有（填化學(xué)式）。
（4）【實驗二】氮化鋁含量測定
【資料2】有關(guān)氮化鋁（AlN）、氧化鋁和偏鋁酸鈉（NaAlO2）的相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
②Al2O3 + 2NaOH= 2NaAlO2 + H2O
③2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + Na2CO3
【定性分析】
步驟一：小紅取C裝置中少量固體樣品于試管中，加足量氫氧化鈉溶液，固體逐漸消失，并得到無色溶液，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成，則該樣品中含有氮化鋁。
步驟二：小亮繼續(xù)在上述無色溶液中通人二氧化碳氣體出現(xiàn)白色沉淀，于是他認(rèn)為樣品中一定還存在氧化鋁。你認(rèn)為小亮的結(jié)論是否正確，理由是。
（5）【定量測定】.
【資料3】氨氣的溶解性：極易溶于水，但難溶于有機溶劑四氯化碳（CCl4）和堿性溶液等。
圖2裝置通過測量氨氣的體積從而測定氮化鋁的含量。

小燕同學(xué)進行如下操作：(a)往廣口瓶中放入適量的氮化鋁樣品；(b)打開分液漏斗的活塞往錐形瓶中加入過量的濃NaOH溶液；(c)檢驗裝置氣密性；(d)測定收集到X液體的體積。
正確的操作順序為（用a、b、c、d字母表示）。
（6）圖2中X液體可能為。
A.水
B.四氯化碳
C.氫氧化鈉溶液
（7）圖3裝置則是通過測定吸收氨氣的質(zhì)量從而測定氮化鋁的含量。

小萍同學(xué)進行了如下操作：取氮化鋁樣品10.0克進行實驗，實驗結(jié)束后燒杯中物質(zhì)增重3.4克，請你幫小萍同學(xué)計算，她取用的樣品中氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？
（8）圖3所示方案會導(dǎo)致該樣品中氮化鋁含量測定結(jié)果偏低，為提高測定結(jié)果的精確度，在不改動裝置的前提下，可采取的措施是。

Answer 1

【答案】
（1）－3
（2）檢查裝置氣密性,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),沒有尾氣處理裝置
（3）C
（4）因為氮化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,再與二氧化碳和水反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀,所以樣品中不一定有氧化鋁
（5）cabd
（6）B,C
（7）82%；
（8）待反應(yīng)結(jié)束后,從分液漏斗中通入足量的氫氧化鈉溶液使殘留在裝置內(nèi)的氣體完全被稀硫酸吸收
【解析】：（1）化合價代數(shù)和為零，氮化鋁（AlN）中鋁元素顯示+3價，所以氮元素的化合價是-3；
（2）加入藥品前必須進行的操作是檢查裝置的氣密性；飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應(yīng)放出熱量；一氧化碳有毒不能直接排放，需要尾氣處理；
（3）反應(yīng)物中碳和氧化鋁是固體，可能混入產(chǎn)物中，所以氮化鋁產(chǎn)品中的雜質(zhì)除氧化鋁之外，還可能含有C；
（4）偏鋁酸鈉、二氧化碳和水反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸鈉，所以小亮的結(jié)論不正確；
（5）實驗時，應(yīng)該先檢驗裝置的氣密性，然后再加入藥品，所以正確的操作順序為：cabd；
（6）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，要用四氯化碳將氨氣與水隔開，水不溶于四氯化碳，故選：B；
（7）燒杯中物質(zhì)增重3.4克，就是生成的氨氣的質(zhì)量，
設(shè)樣品中AlN的質(zhì)量為x
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
41 17
x 3.4g
=
x=8.2g
所以樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=82%；
（8）裝置測得的結(jié)果偏低是因為生成的氨氣會殘留在集氣瓶內(nèi)，導(dǎo)致不能被硫酸充分吸收．講稀硫酸換成濃硫酸一方面沒有意義，另一方面還會導(dǎo)致濃硫酸吸收空氣中的水蒸氣使得測量結(jié)果偏大，可采取的措施是：反應(yīng)結(jié)束后，向燒瓶內(nèi)繼續(xù)加入足量的氫氧化鈉溶液，使裝置內(nèi)殘留氣體排出，被燒杯中的硫酸充分吸收．
所以答案是：（1）-3；（2）檢驗裝置的氣密性；該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)；沒有尾氣處理裝置；（3）C；（4）不正確，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)也會生成氫氧化鋁沉淀；（5）cabd；（6）B；（7）82%；（8）反應(yīng)結(jié)束后，向燒瓶內(nèi)繼續(xù)加入足量的氫氧化鈉溶液，使裝置內(nèi)殘留氣體排出，被燒杯中的硫酸充分吸收．
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式的相關(guān)知識，掌握注意：a、配平 b、條件 c、箭號，以及對根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算的理解，了解各物質(zhì)間質(zhì)量比=系數(shù)×相對分子質(zhì)量之比．