Question

【題目】氮化鋁(室溫下與水緩慢反應)是一種新型無機材料，廣泛應用于集成電路生產領域。化學研究小組同學按下列流程制取氮化鋁并測定所得產物中AlN的質量分數。

己知：AlN＋NaOH＋3H2O＝Na[Al(OH)4]＋NH3↑。

回答下列問題：

（1）檢查裝置氣密性，加入藥品，開始實驗。最先點燃___(“A”、“C”或“E”)處的酒精燈或酒精噴燈。

（2）裝置A中發生反應的離子方程式為___，裝置C中主要反應的化學方程式為___，制得的AlN中可能含有氧化鋁、活性炭外還可能含有___。

（3）實驗中發現氮氣的產生速率過快，嚴重影響尾氣的處理。實驗中應采取的措施是___(寫出一種措施即可)。

（4）稱取5.0g裝置C中所得產物，加入NaOH溶液，測得生成氨氣的體積為1.68 L(標準狀況)，則所得產物中AlN的質量分數為___。

（5）也可用鋁粉與氮氣在1000℃時反應制取AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，共主要原因是___。

Answer 1

【答案】A NH4＋＋ NO2－N2↑＋2H2O Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO Al4C3 減緩亞硝酸鈉的滴加速度或降低A處酒精燈加熱的溫度 61.5% NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，便于Al快速反應

【解析】

⑴A裝置制取氮氣，濃硫酸干燥，氮氣排除裝置內的空氣，反之Al反應時被空氣氧化。

⑵根據氧化還原反應寫出A、C的反應式，利用物質之間的反應推出C中可能出現的產物。

⑶從影響反應速率的因素思考減緩氮氣生成速率。

⑷根據關系得出AlN的物質的量，計算產物中的質量分數。

⑸氯化銨在反應中易分解，生成的HCl在反應中破壞了Al表面的氧化膜，加速反應。

⑴A處是制取氮氣的反應，可以排除裝置內的空氣，反之反應時Al被氧氣氧化，因此最先點燃A處的酒精燈或酒精噴燈，故答案為：A。

⑵裝置A是制取氮氣的反應，A中發生反應的離子方程式為NH4＋＋ NO2－ N2↑＋2H2O，裝置C中主要反應的化學方程式為Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO，制得的AlN中可能含有氧化鋁、活性炭外還可能是Al和C形成的化合物Al4C3，故答案為：NH4＋＋ NO2－ N2↑＋2H2O；Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO；Al4C3。

⑶實驗中發現氮氣的產生速率過快，嚴重影響尾氣的處理，減緩氮氣的生成速度采取的措施是減緩亞硝酸鈉的滴加速度或降低A處酒精燈加熱的溫度，故答案為：減緩亞硝酸鈉的滴加速度或降低A處酒精燈加熱的溫度。

⑷生成氨氣的體積為1.68 L即物質的量為0.075mol，根據方程式關系得出AlN的物質的量為0.075mol，則所得產物中AlN的質量分數為，故答案為：61.5%。

⑸在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，可能是NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，從而Al直接和氮氣反應，因此其主要原因是NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，故答案為：NH4Cl受熱分解生成氨氣和氯化氫，氯化氫破壞了Al表面的氧化膜，便于Al快速反應。