Question

氮化鋁（AIN）是一種新型無機(jī)材料，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域．某化學(xué)研究小組利用 制取氮化鋁，設(shè)計(jì)如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置．

試回答：
（1）實(shí)驗(yàn)中用飽和NaNO₂與 NH₄C溶液制取氧氣的化學(xué)方程式為

 

．
（2）裝置中分液漏斗與蒸餾燒瓶之間的導(dǎo)管A的作用是

 

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

 

．
（4）化學(xué)研究小組的裝置存在嚴(yán)重問題，請說明改進(jìn)的辦法

 

．
（5）反應(yīng)結(jié)束后，某同學(xué)用圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來測定氮化鋁樣 品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì)）．已知：氮化鋁和NaOH溶液反應(yīng)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(chǎn)．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(shí)驗(yàn)測得NH₃的體積將

 

（填“偏大”、“偏小”、“不變”）．
③若實(shí)驗(yàn)中稱取氮化鋁樣品的質(zhì)量為10.0g，測得氨氣的體積為3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

分析：（1）飽和NaNO₂與 NH₄Cl溶液反應(yīng)生成氯化鈉、氮?dú)夂退��?br />（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要結(jié)合大氣壓強(qiáng)原理來回答；
（3）只要先將裝置密封再利用熱脹冷縮原理進(jìn)行氣密性驗(yàn)證；
（4）實(shí)驗(yàn)必須對有毒氣體進(jìn)行尾氣處理，防止空氣污染；
（5）①根據(jù)廣口瓶中的試劑X的作用考慮；
②根據(jù)反應(yīng)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(jù)氨氣的體積計(jì)算出物質(zhì)的量，得出其中氮原子的物質(zhì)的量，根據(jù)氮原子守恒，來計(jì)算氮化鋁的百分含量．

解答：解：（1）飽和NaNO₂與 NH₄Cl溶液反應(yīng)生成氯化鈉、氮?dú)夂退�，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(dǎo)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(guān)閉分液漏斗開關(guān)，使裝置處于密閉體系，將導(dǎo)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(nèi)氣體受熱膨脹，如果導(dǎo)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(dǎo)管，將導(dǎo)管插入燒杯中的液面下，用酒精燈微熱蒸餾燒瓶，導(dǎo)管口有氣泡冒出，撤掉酒精燈一段時間，導(dǎo)管內(nèi)上升一段水柱，證明氣密性良好；
（4）實(shí)驗(yàn)必須對有毒氣體進(jìn)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?yàn)榘睔鈽O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(yīng)前廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是空氣，反應(yīng)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(dāng)成開始時的空氣即可，所以對實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)是碳；
（6）氨氣的體積為3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），物質(zhì)的量是0.15mol，所以淡化綠的物質(zhì)的量是0.15mol，質(zhì)量是0.15mol×41g/mol=6.15g，所以氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

6.15

10

×100%=61.5%，故答案為：61.5%．

點(diǎn)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(qiáng)，難度大．