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氮化鋁制備實驗裝置
發布時間：2021-02-14 07:14:19① （2012防城港一模）新型陶瓷氮化鋁可用Al2O3高溫還原法制備：Al2O3+3C+N 高溫 . 2AlN+3CO，用該法製得
（1）從原料用到的固體物質有氧化鋁、碳單質以及氮化鋁，所以氮化鋁中的雜質只能是氧化鋁和碳，根據題目信息：AlN溶於強鹼溶液時會生成NH3，化學方程式為：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，故答案為：氧化鋁和碳；AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；
（2）氨氣的乾燥用鹼石灰，在裝置中，長頸漏斗可以防止倒吸，故答案為：鹼石灰；防止倒吸；
（3）氨氣的生成量是實驗數據准確的關鍵，為保證生成的氨氣全部被排出並被硫酸吸收，故答案為：氮氣可以將氨氣全部排出以被硫酸吸收；
（4）a．裝置內的氧氣不會對氨氣的量產生影響，所以在加入NaOH溶液之前，排凈裝置內的氧氣，和試驗准確度無關，故a正確；
b．滴加NaOH溶液不宜過快，可以保證氮化鋁能和氫氧化鈉充分反應放出氨氣，氨氣的量和實驗的准確度有關，故b錯誤；
c．取消B裝置，被濃硫酸吸收的是氨氣以及水蒸氣，會使得結果偏高，影響結果准確度，故c正確；
d．在C之後增添盛有鹼石灰的乾燥管，可以防止空氣中的水蒸氣干擾，提高准確度，故d錯誤；
故選ac；
（5）實驗前後裝置C平均增重ng，即生成氨氣的質量是ng，氮原子的守恆，氨氣的物質的量等於AlN的物質的量，AlN的質量分數為：
| ||
| m |
| 41n |
| 17m |
| 41n |
| 17m |
（6）測定的AlN純度偏高，則氨氣的量測得值偏高，可能是裝置C中的濃硫酸吸收了空氣中的水蒸氣所致，故答案為：裝置C中的濃硫酸吸收了空氣中的水蒸氣．
② 16.氮化鋁(AlN)是新型的電子絕緣基片材料,用於大型和超大型集成電路中。在高溫下氮氣、碳和三氧化二鋁反應
1.2Cu+O2=△=2CuO
2.N2+3C+Al2O3高溫¯ 2AlN+3CO
（1）裝置氣密性
（2）除去氣體中的水；防止液體倒吸
（3）濃鹽酸具有揮發內性；濃硫容酸具有吸水性；能
（4）使反應產生的氨氣充分吸收
【實驗結論】90
【事故處理】立即用稀醋酸中和，然後用水沖洗，再用抹布擦乾
【拓展探究】（1）不能；
2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O
（2）20
答案如上，LZ選我吧選我吧~~~
③ 氮化鋁製取
Al2O3
Al2O3 + N2 + 3C =(一定條件) 2AlN + 3CO
④ 工業製得的氮化鋁（AlN）產品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質．某同學設計了如下實驗分別測定氮化鋁（
實驗過程：從實驗裝置和實驗步驟上看，本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應，量取生成的甲烷氣體，從而可測得Al4C3的百分含量；用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應，充分吸收生成的氨氣，並稱量其質量，從而求得AlN的質量分數．
①、通過分液漏斗加入稀硫酸，硫酸與樣品中Al4C3完全反應，量取生成的甲烷氣體，從而測得Al4C3的百分含量，故應關閉活塞K2、K3，打開活塞 K1．
故答案為：K2、K3； K1．
②、用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應，充分吸收生成的氨氣，並稱量其質量，從而求得AlN的質量分數．故應關閉活塞K1，打開活塞K3
故答案為：K1；K3．
③、由②中分析可知，通過分液漏斗加入過量氫氧化鈉溶液．
故答案為：NaOH．
④裝置中殘留部分氨氣，打開K2，通入空氣一段時間，排盡裝置的氨氣，被裝置D完全吸收，防止測定的氨氣的質量偏小．
故答案為：打開K2，通入空氣一段時間．
數據分析：
⑤氨氣的質量為（z-y）g，物質的量為
| (z?y)g |
| 17g/mol |
| z?y |
| 17 |
| z?y |
| 17 |
| 41(z?y) |
| 17 |
| ||
| xg |
| 41(z?y) |
| 17x |
故答案為：
| 41(z?y) |
| 17x |
⑥讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，氣體的壓強大於大氣壓，測定氣體甲烷的體積偏小，
故答案為：偏小．
⑦甲烷的體積為（b-a）mL，物質的量為
| (b?a)×10?3L |
| VmL/mol |
| b?a |
| Vm |
| 1 |
| 3 |
| b?a |
| Vm |
| 48(b?a) |
| Vm |
| ||
| xg |
| 0.048(a?b) |
| Vmx |
故答案為：
| 0.048(a?b) |
| Vmx |
⑤ 氮化鋁（AlN）是一種新型無機非金屬材料．某AlN樣品僅含有趾Al2O3雜質，為測定AlN的含量，設計如下三種實
（1）分析裝置和儀器作用分析，氨氣是與濃硫酸能發生反應的氣體，易發生倒吸，圖C裝置中球形乾燥管的作用是防止倒吸的作用，
故答案為：防止倒吸；
（2）組裝好實驗裝置，原理可知氣體制備需要先檢查裝置氣密性，加入實驗葯品．接下來的實驗操作是關閉K1，打開K2，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產生氣體．打開K1，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前後的質量變化．通入氮氣的目的是，反應生成氨氣後衛把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，准確測定裝置C的增重計算，
故答案為：檢查裝置氣密性，關閉K1，打開K2，把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；
（3）裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進入裝置C，使測定結果偏高，需要連接一個盛鹼石灰乾燥管，故答案為：C裝置出口處連接一個乾燥裝置；
（4）依據氨氣極易溶於水的性質分析，為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是；
a．CCl4不能溶解氨氣，可以用排四氯化碳溶液的方法測定氨氣體積，故a正確；
b．氨氣極易溶於水，不能排水法測定，故b錯誤；
c．氨氣極易溶於水，不能用排NH4Cl溶液的方法測定氣體體積，故c錯誤；
d．氨氣不溶於苯，可以利用排苯溶液，測定氨氣的體積，故d正確；
故選ad．
（5）若mg樣品完全反應，測得生成氣體的體積為VmL（已轉換為標准狀況），
AIN+NaOH+H2O═NaAIO2+NH3↑
41 22.4L
mV×10-3L
m=
| 41V×10-3 |
| 22.4 |
則AlN的質量分數=
| 41V×10-3 |
| 22.4m |
| 41V |
| 22400m |
故答案為：
| 41V |
| 22400m |
（6）步驟②生成的沉澱是氫氧化鋁，是偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體反應生成，反應的離子方程式為：CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓，
故答案為：CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓；
（7）若在步驟③中未洗滌，沉澱不洗滌得到濾渣質量會增大，測定結果會偏高，故答案為：偏高．
⑥ 氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）都是一種重要的無機非金屬材料，廣泛應用於礦業生產和集成電路生產領域，
解答：【實驗一】
（1）裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾瓶之間連接的導管可以使內外氣壓相同，使硝酸鈉容易滴下；
（2）加入葯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放出熱量；
（3）一氧化碳有毒不能直接排放；
（4）反應物中碳和氧化鋁是固體，可能混入產物中．
故答案：【實驗一】（1）C；（2）檢查裝置的氣密性；反應是放熱反應；（3）尾氣CO未作處理；（4）C；
【實驗二】（1）實驗時，應該先檢驗裝置的氣密性，然後再加入葯品．
（2）廣口瓶中的試劑X的作用是將氨氣與水隔開，因為氨氣極易溶於水，由於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，水不溶於油，故答案為：C；
（3）反應前廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是空氣，反應後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，把最後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：無影響；
（4）滴入氫氧化鈉，氧化鋁也能和氫氧化鈉反應生成氫氣混入氨氣中，所以測得的氮化鋁的含量偏高，故答案：NaOH溶液滴加進入錐形瓶會引起誤差偏大；
【數據處理】氨氣的質量=3.36L×0.7588g/L≈2.55g
設：樣品中AlN的質量為X
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
4117
X2.55g
| 41 |
| 17 |
| X |
| 2.55g |
解得：X≈6.15g
則樣品中AlN的質量分數為：
| 6.15g |
| 10g |
故答案：61.5%
【拓展提高】濃硫酸吸收氨氣後裝置中的氣壓減小，濃硫酸被到吸入乾燥管中防止進入B中；濃硫酸會吸收到（外界、右側進入的）空氣中的水氣，使得C裝置增重偏大；
故答案：防止倒吸；偏高．
⑦ 氮化鋁（AIN）是一種新型無機材料，廣泛應用於集成電路生產領域．某化學研究小組利用 製取氮化鋁，設計如
（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
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