1.[背景材料]氮化鋁(AlN)陶瓷是一種類金剛石氮化物的新型無機(jī)非金屬材料,最高可穩(wěn)定到2200℃.導(dǎo)熱性好,熱膨脹系數(shù)小,是良好的耐熱沖擊材料.抗熔融金屬侵蝕的能力強(qiáng),是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料.氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,用作電器元件也很有希望.超細(xì)氮化鋁粉末被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域.
其制取原理為:Al
2O
3+3C+N
2 $\stackrel{高溫}{→}$2AlN+3CO
[問題探究]某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組成員根據(jù)氮化鋁的制取原理,進(jìn)行了如下探究.
問題1、在制取氮化鋁時(shí)由于反應(yīng)不完全,氮化鋁產(chǎn)品中所含雜質(zhì)除了碳以外還可能存在氧化鋁.
問題2、為測定該產(chǎn)品中有關(guān)成分的含量,甲、乙兩同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)實(shí)驗(yàn):
(1)甲同學(xué):稱取10.00g樣品,將其加入過量的氫氧化鈉溶液中共熱并蒸干,AlN跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaAlO
2,并放出氨氣3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況).上述反應(yīng)的化學(xué)方程式為AlN+NaOH+H
2O=NaAlO
2+NH
3↑.
(2)乙同學(xué):稱取10.00g樣品置于反應(yīng)器中,通入2.016L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O
2,在高溫下充分反應(yīng)后測得氣體的密度為1.34g•L
-1(已折成標(biāo)準(zhǔn)狀況,AlN不跟O
2反應(yīng)).該樣品中含雜質(zhì)碳1.92g.
問題3、丙同學(xué)受到甲、乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)的啟發(fā),認(rèn)為測定某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì),可用圖中I的一些裝置來進(jìn)行檢驗(yàn),根據(jù)AlN與NaOH溶液反應(yīng)所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì))
(1)實(shí)驗(yàn)有關(guān)操作為:
①往錐形瓶中放入適量的AlN樣品:②從分液漏斗往錐形瓶中加入過量的濃NaOH;③檢驗(yàn)裝置的氣密性;④測定收集到水的體積.
正確的操作順序?yàn)棰邰佗冖埽?br />(2)本試驗(yàn)中檢查裝置氣密性的方法是關(guān)閉分液漏斗活塞,微熱錐形瓶,廣口瓶中右側(cè)導(dǎo)管水柱上升,恒溫時(shí)水柱并不回落.
(3)廣口瓶中的試劑X可最好選用C(填選項(xiàng)的標(biāo)號).
A、苯 B、酒精 C、植物油 D、CCl
4(4)廣口瓶的液體沒有裝滿(上方留有少量空間),實(shí)驗(yàn)測得NH
3的體積將不變(填偏大、偏小或不變).
(5)若實(shí)驗(yàn)中測得樣品的質(zhì)量為wg,氨氣的體積為aL(標(biāo)況下),則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4100a}{22.4w}$%(AlN的式量為41).
問題4、丁同學(xué)認(rèn)為,丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法,可能因氣體體積測量不準(zhǔn),導(dǎo)致誤差較大.建議改用圖中的Ⅱ裝置進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn),通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù).你認(rèn)為是否可行?不可行(填入“可行”、“不可行”),最簡單的改進(jìn)方法為在裝置之間添加盛有堿石灰的干燥管,燒杯導(dǎo)管的末端接一倒扣的漏斗來吸收氨氣.
問題5、戊同學(xué)仔細(xì)思考了丁同學(xué)的裝置后,認(rèn)為此裝置所測測得的樣品中AlN含量偏。湓蚴欠磻(yīng)產(chǎn)生的氨氣不可能被完全吸收.若忽略此原因的話,只要用圖中的III或IV兩個(gè)裝置中的一種,只需進(jìn)行簡單而又必要的數(shù)據(jù)測定,可比較準(zhǔn)確地確定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù).較合理的裝置為Ⅲ(填代號).但是戊同學(xué)的裝置有缺陷所測結(jié)果將偏高或偏低偏低.