Question

19．氮化鋁（AIN，遇水易水解）廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域．某研究小組利用氮?dú)�、氧化鋁和活性炭制取氮化鋁，設(shè)計(jì)如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置．

請(qǐng)回答：
（1）圖1中用飽和NaNO₂溶液與NH₄Cl溶液加熱制取氮?dú)�，該化學(xué)方程式為NaNO₂+NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaCl+2H₂O+N₂↑．
（2）圖1裝置中各儀器導(dǎo)管口連接的順序是（用小寫字母a→g填寫）：a-e-d-g-c（或b）c（或b）-g-f或a-e-d-g-f--b（或c）-c（或b）-g-f；導(dǎo)管A的作用是平衡分液漏斗與燒瓶之間的壓強(qiáng)，使NaNO₂飽和溶液順利滴下．
（3）按（2）連接好實(shí)驗(yàn)裝置后，接下來的操作是檢查裝置的氣密性
（4）按（2）連接的實(shí)驗(yàn)裝置存在的缺陷是洗氣瓶沒有防倒吸裝置，沒有尾氣處理裝置
（5）反應(yīng)結(jié)束后，某同學(xué)用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來測(cè)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)）．
①氮化鋁與過量的NaOH溶液反應(yīng)生成氨氣化學(xué)反應(yīng)方程式為AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑；
②集氣瓶中的苯的作用是防止氨氣溶于水；集氣瓶中的液體沒有裝滿，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH₃的體積將不變（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(cè)得氨氣的體積3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為61.5%（保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）飽和NaNO₂溶液與NH₄Cl反應(yīng)生成氮?dú)狻⒙然�鈉和水；
（2）用飽和NaNO₂溶液與NH₄Cl溶液加熱制取氮?dú)馀c氧化鋁反應(yīng)，因氮化鋁易水解，故流程中應(yīng)注意無(wú)水，則氮?dú)鈴腶經(jīng)濃硫酸干燥，為干燥充分，導(dǎo)管長(zhǎng)進(jìn)短出，連接e、d，為干燥充分，可再連接一個(gè)干燥管，gf，在玻璃管中反應(yīng)，故連接bc，為防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置，最后連接一個(gè)干燥管gf；導(dǎo)管A的作用是平衡分液漏斗與燒瓶之間的壓強(qiáng)，使NaNO₂ 飽和溶液順利滴下；
（3）有氣體的實(shí)驗(yàn)裝置要檢查裝置氣密性；
（4）洗氣瓶沒有防倒吸裝置，實(shí)驗(yàn)必須對(duì)有毒氣體進(jìn)行尾氣處理，防止空氣污染；
（5）氮化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)會(huì)生成氨氣，AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑，氨氣進(jìn)入廣口瓶后，如果裝置密閉，廣口瓶中壓強(qiáng)會(huì)增大，那么就會(huì)有水通過廣口瓶的長(zhǎng)管進(jìn)入量筒中，根據(jù)等量法可知，進(jìn)入到廣口瓶中水的體積就等于生成的氨氣的體積．所以通過量筒中排出的水的體積就可以知道氨氣的體積，進(jìn)而根據(jù)方程式求出氮化鋁的質(zhì)量，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）圖1中用飽和NaNO₂溶液與NH₄Cl溶液加熱制取氮?dú)�，化學(xué)方程式為：NaNO₂+NH₄Cl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NaCl+2H₂O+N₂↑；
故答案為：NaNO₂+NH₄Cl $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NaCl+2H₂O+N₂↑；
（2）用飽和NaNO₂溶液與NH₄Cl溶液加熱制取氮?dú)馀c氧化鋁反應(yīng)，因氮化鋁易水解，故流程中應(yīng)注意無(wú)水，則氮?dú)鈴腶經(jīng)濃硫酸干燥，為干燥充分，導(dǎo)管長(zhǎng)進(jìn)短出，連接e、d，為干燥充分，可再連接一個(gè)干燥管，gf，在玻璃管中反應(yīng)，故連接bc，為防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置，最后連接一個(gè)干燥管gf；導(dǎo)管A的作用是平衡分液漏斗與燒瓶之間的壓強(qiáng)，使NaNO₂ 飽和溶液順利滴下；
故答案為：a-e-d-g-c（或b）c（或b）-g-f或a-e-d-g-f--b（或c）-c（或b）-g-f；平衡分液漏斗與燒瓶之間的壓強(qiáng)，使NaNO₂ 飽和溶液順利滴下；
（3）有氣體的實(shí)驗(yàn)裝置要檢查裝置氣密性；
故答案為：檢查裝置的氣密性；
（4）洗氣瓶沒有防倒吸裝置，實(shí)驗(yàn)必須對(duì)有毒氣體進(jìn)行尾氣處理，防止空氣污染；
故答案為：洗氣瓶沒有防倒吸裝置，沒有尾氣處理裝置；
（5）①氮化鋁與過量的NaOH溶液反應(yīng)生成氨氣化學(xué)反應(yīng)方程式為：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑；
故答案為：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑；
②因?yàn)榘睔鈽O易溶于水，所以廣口瓶的水面上應(yīng)加一層苯，來將氣體和水隔絕，廣口瓶中的氣壓之所以會(huì)增大，是因?yàn)橛邪睔膺M(jìn)入，所以無(wú)論廣口瓶中是否有空氣，進(jìn)入瓶中氨氣的體積都等于排進(jìn)量筒中水的體積，所以不受影響；
故答案為：防止氨氣溶于水；不變；
③氨氣的體積為3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則n（氨氣）=3.36L÷22.4L/mol=0.15mol，所以氮化鋁的物質(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(píng) 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作能力及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，綜合性較強(qiáng)，解答本題要知道制取氣體的一般步驟，知道用排水法測(cè)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．