Question

【題目】氧化鋁（Al2O3）、氮化鋁（AlN）都是一種重要的無機非金屬材料，廣泛應用于礦業生產和集成電路生產領域，某化學課題小組的同學在實驗室里進行氮化鋁的制備并測定其含量的實驗。
【實驗一】制備氮化鋁
【資料1】實驗室常用飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應制取純凈的氮氣。
有關反應的化學方程式為：
NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O（此反應是放熱反應）；
Al2O3+3C+N22AlN+3CO
試回答：
（1）氮化鋁（AlN）中氮元素的化合價是。

（2）加入藥品前必須進行的一個實驗步驟是 ， 加熱片刻后即可移去酒精燈，不需繼續加熱，其理由是。上述實驗裝置中存在一些不足，請指出。
（3）在制取氮化鋁時由于反應不完全，所得氮化鋁產品中的雜質除氧化鋁之外，還可能含有（填化學式）。
（4）【實驗二】氮化鋁含量測定
【資料2】有關氮化鋁（AlN）、氧化鋁和偏鋁酸鈉（NaAlO2）的相關反應的化學方程式為：
①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
②Al2O3 + 2NaOH= 2NaAlO2 + H2O
③2NaAlO2 + CO2 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + Na2CO3
【定性分析】
步驟一：小紅取C裝置中少量固體樣品于試管中，加足量氫氧化鈉溶液，固體逐漸消失，并得到無色溶液，試管口聞到有刺激性氣味的氣體生成，則該樣品中含有氮化鋁。
步驟二：小亮繼續在上述無色溶液中通人二氧化碳氣體出現白色沉淀，于是他認為樣品中一定還存在氧化鋁。你認為小亮的結論是否正確，理由是。
（5）【定量測定】.
【資料3】氨氣的溶解性：極易溶于水，但難溶于有機溶劑四氯化碳（CCl4）和堿性溶液等。
圖2裝置通過測量氨氣的體積從而測定氮化鋁的含量。

小燕同學進行如下操作：(a)往廣口瓶中放入適量的氮化鋁樣品；(b)打開分液漏斗的活塞往錐形瓶中加入過量的濃NaOH溶液；(c)檢驗裝置氣密性；(d)測定收集到X液體的體積。
正確的操作順序為（用a、b、c、d字母表示）。
（6）圖2中X液體可能為。
A.水
B.四氯化碳
C.氫氧化鈉溶液
（7）圖3裝置則是通過測定吸收氨氣的質量從而測定氮化鋁的含量。

小萍同學進行了如下操作：取氮化鋁樣品10.0克進行實驗，實驗結束后燒杯中物質增重3.4克，請你幫小萍同學計算，她取用的樣品中氮化鋁的質量分數是多少？
（8）圖3所示方案會導致該樣品中氮化鋁含量測定結果偏低，為提高測定結果的精確度，在不改動裝置的前提下，可采取的措施是。

Answer 1

【答案】
（1）－3
（2）檢查裝置氣密性,該反應是放熱反應,沒有尾氣處理裝置
（3）C
（4）因為氮化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉,再與二氧化碳和水反應生成氫氧化鋁沉淀,所以樣品中不一定有氧化鋁
（5）cabd
（6）B,C
（7）82%；
（8）待反應結束后,從分液漏斗中通入足量的氫氧化鈉溶液使殘留在裝置內的氣體完全被稀硫酸吸收
【解析】：（1）化合價代數和為零，氮化鋁（AlN）中鋁元素顯示+3價，所以氮元素的化合價是-3；
（2）加入藥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；一氧化碳有毒不能直接排放，需要尾氣處理；
（3）反應物中碳和氧化鋁是固體，可能混入產物中，所以氮化鋁產品中的雜質除氧化鋁之外，還可能含有C；
（4）偏鋁酸鈉、二氧化碳和水反應生成氫氧化鋁和碳酸鈉，所以小亮的結論不正確；
（5）實驗時，應該先檢驗裝置的氣密性，然后再加入藥品，所以正確的操作順序為：cabd；
（6）廣口瓶中的試劑X的作用是將氨氣與水隔開，因為氨氣極易溶于水，要用四氯化碳將氨氣與水隔開，水不溶于四氯化碳，故選：B；
（7）燒杯中物質增重3.4克，就是生成的氨氣的質量，
設樣品中AlN的質量為x
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
41 17
x 3.4g
=
x=8.2g
所以樣品中AlN的質量分數為：×100%=82%；
（8）裝置測得的結果偏低是因為生成的氨氣會殘留在集氣瓶內，導致不能被硫酸充分吸收．講稀硫酸換成濃硫酸一方面沒有意義，另一方面還會導致濃硫酸吸收空氣中的水蒸氣使得測量結果偏大，可采取的措施是：反應結束后，向燒瓶內繼續加入足量的氫氧化鈉溶液，使裝置內殘留氣體排出，被燒杯中的硫酸充分吸收．
所以答案是：（1）-3；（2）檢驗裝置的氣密性；該反應屬于放熱反應；沒有尾氣處理裝置；（3）C；（4）不正確，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應也會生成氫氧化鋁沉淀；（5）cabd；（6）B；（7）82%；（8）反應結束后，向燒瓶內繼續加入足量的氫氧化鈉溶液，使裝置內殘留氣體排出，被燒杯中的硫酸充分吸收．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式的相關知識，掌握注意：a、配平 b、條件 c、箭號，以及對根據化學反應方程式的計算的理解，了解各物質間質量比=系數×相對分子質量之比．