Question

【題目】氮化鋁(AlN)是一種性能優(yōu)異的新型材料，在許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，前景廣闊。某化學(xué)小組模擬工業(yè)制氮化鋁原理欲在實驗室制備氮化鋁并檢驗其純度。

查閱資料：

①實驗室用飽和NaNO2溶液與NH4C1溶液共熱制N2：

NaNO2+NH4C1NaCl+N2↑+2H2O

②工業(yè)制氮化鋁：Al2O3+3C+N22AlN+3CO，氮化鋁在高溫下能水解。

③AlN與NaOH飽和溶液反應(yīng)：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑。

Ⅰ.氮化鋁的制備

（1）實驗中使用的裝置如圖所示，請按照氮氣氣流方向?qū)⒏鲀x器接口連接：e→c→d→a→b→__(根據(jù)實驗需要，上述裝置可使用多次)。

（2）B裝置內(nèi)的X液體可能是__，E裝置內(nèi)氯化鈀溶液的作用可能是__。

Ⅱ.氮化鋁純度的測定

方案i：甲同學(xué)用如圖裝置測定AlN的純度(部分夾持裝置已略去)。

（1）為準(zhǔn)確測定生成氣體的體積，量氣裝置(虛線框內(nèi))中的Y液體可以是__。

a.CCl4 b.H2O c.NH4Cl飽和溶液 d.植物油

（2）若裝置中分液漏斗與導(dǎo)氣管之間沒有導(dǎo)管A連通，對所測AlN純度的影響是__(填“偏大”“偏小”或“不變”)

方案ii：乙同學(xué)按以下步驟測定樣品中AlN的純度。

（3）步驟②通入過量__氣體。

（4）步驟③過濾所需要的主要玻璃儀器有__。

（5）樣品中AlN的純度是___(用含m1、m2、m3的表達式表示)。

Answer 1

【答案】f(g)→g(f)→a→b→i(或f(g)→g(f)→c→d→i) 濃硫酸 吸收CO，防止污染 ad 偏大 CO2 玻璃棒、漏斗、燒杯 ×100%

【解析】

制備過程是利用裝置C制備氮氣，通過裝置B中濃硫酸溶液除去氮氣中雜質(zhì)氣體水蒸氣，得到干燥氮氣通過裝置D和鋁發(fā)生反應(yīng)生成AlN，通過裝置A或B避免AlN遇到水蒸氣反應(yīng)，最后通過裝置E吸收尾氣一氧化碳；
（2）B裝置內(nèi)的X液體用于干燥氮氣；一氧化氮有毒，需要尾氣吸收；
（3）AlN與NaOH飽和溶液的反應(yīng)為AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑，測定生成氣體為NH3，結(jié)合氨氣的性質(zhì)分析；
（4）沒有導(dǎo)管A連通，集氣瓶中壓強增大，增大了測定氣體的體積；
（5）樣品m1g溶于過濾氫氧化鈉溶液中過濾得到濾液偏鋁酸鈉溶液濾渣質(zhì)量m2g，濾液及其洗滌液中通入過量二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到固體灼燒得到氧化鋁為m3g，結(jié)合鋁元素守恒計算純度；
（6）根據(jù)過濾操作方法選用儀器；
（7）氮化鋁含雜質(zhì)為C和氧化鋁，氧化鋁質(zhì)量不變，碳轉(zhuǎn)化為濾渣，樣品m1g溶于過濾氫氧化鈉溶液中過濾得到濾液偏鋁酸鈉溶液濾渣質(zhì)量m2g，濾液及其洗滌液中通入過量二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到固體灼燒得到氧化鋁為m3g，結(jié)合差量法計算純度。

Ⅰ(1)利用裝置C準(zhǔn)備氮氣，通過裝置B中濃硫酸干燥氣體，通過裝置A中的堿石灰除去酸性氣體，通過裝置D氮氣和鋁發(fā)生反應(yīng)，利用裝置A或B防止空氣中水蒸氣進入裝置D，最后通過裝置E吸收多余的CO，防止污染空氣，按照氮氣氣流方向?qū)⒏鲀x器接口連接：e→c→d→a→b→f(g)→g(f)→a(c)→b(d)→i；

答案為：f(g)→g(f)→a→b→i(或f(g)→g(f)→c→d→i)；

(2)B裝置是用于干燥氮氣，X液體是液體干燥劑；

答案為：濃硫酸；

尾氣為有毒的CO氣體，E裝置內(nèi)氯化鈀溶液用于吸收一氧化碳防止污染空氣；

答案為：吸收CO，防止污染；

Ⅱ(1)AlN與NaOH飽和溶液發(fā)生反應(yīng)：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，測定生成氣體為NH3，液體不能選用水溶液、不能和氨氣反應(yīng)，量氣裝置(虛線框內(nèi))中的X液體可以是CC14、植物油；

答案為：ad；

⑵若裝置中分液漏斗與導(dǎo)氣管之間沒有導(dǎo)管A連通，溶液流下過程中集氣瓶中壓強增大，會排出裝置內(nèi)空氣，導(dǎo)致測定氨氣體積增大，所測AIN純度的增大，

答案為：偏大；

（3）樣品m1g溶于過濾氫氧化鈉溶液中過濾得到濾液偏鋁酸鈉溶液，濾渣質(zhì)量m2g，濾液及其洗滌液中通入過量二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到固體灼燒得到氧化鋁為m3g，步驟②操作目的是將偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀，則通入的是過量CO2氣體；

答案為： CO2；

（4）步驟③“過濾”操作需要的主要玻璃儀器；

答案為：玻璃棒、漏斗、燒杯；

（5）氮化鋁含雜質(zhì)為C和氧化鋁，氧化鋁質(zhì)量不變，碳轉(zhuǎn)化為濾渣，樣品m1g溶于過濾氫氧化鈉溶液中過濾得到濾液偏鋁酸鈉溶液濾渣質(zhì)量m２g，濾液及其洗滌液中通入過量二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀，過濾得到固體灼燒得到氧化鋁為m３g，則，得ｍ＝，

則樣品中AlN的純度×100%；

答案為：×100%。