Question

【題目】氮化鋁（AIN，遇水易水解）廣泛應用于集成電路生產(chǎn)領域。某研究小組利用氮氣、氧化鋁和活性炭制取氮化鋁，設計如圖1所示實驗裝置。

請回答：

（1）圖1中用飽和NaNO2溶液與NH4Cl溶液加熱制取氮氣，該化學方程式為 。

（2）圖1裝置中各儀器導管口連接的順序是(用小寫字母a→g填寫)： ；導管A的作用是 。

（3）按（2）連接好實驗裝置后，接下來的操作是 。

（4）按（2）連接的實驗裝置存在的缺陷是 。

（5）反應結束后，某同學用圖2裝置進行實驗來測定 氮化鋁樣品的質(zhì)量分數(shù)（實驗中導管體積忽略不計）。

①氮化鋁與過量的NaOH溶液反應生成氨氣化學反應方程式為 ；

② 集氣瓶中的苯的作用是 ；集氣瓶中的液體沒有裝滿，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(zhì)量為10.0 g，測得氨氣的體積3. 36 L（標準狀況），則樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為 （保留3位有效數(shù)字）。

Answer 1

【答案】（1）NaNO2+NH4Cl NaCl+2H2O+N2↑；

（2）a-e-d-g-c(或b) -g-f；

平衡分液漏斗與燒瓶之間的壓強，使NaNO2飽和溶液順利滴下；

（3）檢查裝置的氣密性；

（4）洗氣瓶沒有防倒吸裝置，沒有尾氣處理裝置；

（5）①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；②防止氨氣溶于水；不變；③ 61.5%。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)實驗目的和原料，NaNO2作氧化劑，N由＋3價→0價，化合價降低3價，NH4Cl作還原劑，N由－3價→0價，化合價升高3價，最小公倍數(shù)是3，因此反應方程式為：NaNO2+NH4Cl NaCl+2H2O+N2↑；（2）因為AlN遇水易水解，因此除去N2中的水蒸氣，因此：a→e→d，然后反應，d→b→c，同時要防止空氣中水蒸氣的進入，因此c→g，因此步驟是：a-e-d-g-c(或b) -g-f；導管A的作用是：平衡分液漏斗與燒瓶之間的壓強，使NaNO2 飽和溶液順利滴下；（3）因為有氣體參加反應，因此需要驗證裝置的氣密性；（4）缺少防倒吸裝置，和尾氣處理裝置；(5)①氮化鋁遇水發(fā)生水解反應，AlN＋3H2O=Al(OH)3↓＋NH3↑，氫氧化鋁表現(xiàn)兩性，因此發(fā)生Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O，總反應是AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；②NH3極易溶于水，因此要防止倒吸，即苯的作用是防止NH3溶于水；對實驗無影響，因此選不變；③根據(jù)反應方程式，n(AlN)=n(NH3)=3.36/22.4mol=0.15mol，其質(zhì)量分數(shù)為0.15×41/10×100%=61.5%。