Question

【題目】氮化鋁(AlN)是一種新型的無機非金屬材料，工業(yè)上制備原理如下：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO，反應中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為___________；AlN產(chǎn)品中常含有碳等不與NaOH溶液反應的雜質(zhì)。為了分析某A1N樣品中A1N的含量。某實驗小組設計了如下三種實驗方案。知:A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑

【方案1】有人想用下列A、B兩個裝置中的一種(在通風櫥內(nèi)進行)。只需進行簡單而又必要的數(shù)據(jù)測定，用差量法就可測定樣品中A1N的質(zhì)量分數(shù)，較合理的裝置是:___________(填代號)。

【方案2】取一定量(m1)的樣品，用以下裝置測定樣品中A1N的純度(夾持裝置己略去)。

（1）上圖C裝置中球形干燥管的作用是___________；

（2）完成以下實驗步驟:組裝好實驗裝置，首先檢查裝置氣密性:再加入實驗藥品，接下來關閉K1打開K2，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體。打開K1，通入氮氣一段時間。

請回答:I、需測定___________(填A、B、C)裝置反應前后的質(zhì)量變化。Ⅱ、通入氮氣的目的是____________。

【方案3】按以下步驟測定樣品中A1N的含量:

（1）步驟②生成沉淀的離子方程式為___________；

（2）步驟③的操作是___________，A1N的純度是___________(用m1、m2、m3表示)。

Answer 1

【答案】3:2；

【方案1】B

【方案2】（1）防止倒吸；（2）C；把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；

【方案3】（1）CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓；（2）過濾、洗滌；×100%

【解析】

試題分析：（1）氮化鋁（AlN）制備：Al2O3+N2+3C2AlN+3CO，反應中氮元素化合價從0價變化為-3價，做氧化劑被還原為AlN，碳元素化合價從0價變化為+2價，做還原劑被氧化為一氧化碳，所以氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3：2；故答案為：3：2；

【方案1】裝置B較合理，這是通過反應前后總質(zhì)量減少來測定AlN的質(zhì)量分數(shù)．這里的干燥管作用是吸收被NH3帶出來的水蒸氣（反應放熱，更容易使產(chǎn)生的水蒸氣被NH3帶走），若用A，則NH3被吸收，反應前后幾無質(zhì)量差，故答案為：B；

【方案2】（1）上圖C裝置中球形干燥管可以防止倒吸，故答案為：防止倒吸；

（2）組裝好實驗裝置，氣體制備需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品．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(chǎn)生氣體，打開K1，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質(zhì)量變化．通入氮氣的目的是，反應生成氨氣后把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準確測定裝置C的增重計算，故答案為：C；把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；

【方案3】流程分析可知，樣品溶解于過量的氫氧化鈉溶液中過濾洗滌，得到濾液和洗滌液中通入過量二氧化碳和偏鋁酸鈉反應生成氫氧化鋁沉淀，過濾洗滌得到氫氧化鋁固體，煅燒得到氧化鋁固體為m2g；

（1）步驟②生成的沉淀是氫氧化鋁，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↓；

（2）根據(jù)題意，雜質(zhì)不與氫氧化鈉溶液反應，步驟③是過濾洗滌得到氫氧化鋁沉淀，煅燒得到氧化鋁，測定原理是：A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀：CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓，Al2O3物質(zhì)的量==mol，依據(jù)鋁元素守恒得到樣品中鋁元素物質(zhì)的量=n（AlN）=mol×2=mol，A1N的質(zhì)量=mol×41g/mol=g，純度=g/m1g=×100%，故答案為：過濾、洗滌；×100%