Question

氮化铝(AlN)是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域。某化学研究小组利用Al₂O₃＋3C＋N₂2AlN＋3CO制取氮化铝，设计下图实验装置：

试回答：

（1）实验中用饱和NaNO₂与NH₄Cl溶液制取氮气的化学方程式为                       。

（2）装置中分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管A的作用是________(填写序号)。

a．防止NaNO₂饱和溶液蒸发   b．保证实验装置不漏气   c．使NaNO₂饱和溶液容易滴下

（3）按图连接好实验装置，检查装置气密性的方法是________________。

（4）化学研究小组的装置存在严重问题，请说明改进的办法________________。

（5）反应结束后，某同学用图装置进行实验来测定氮化铝样品的质量分数(实验中导管体积忽略不计)。

已知：氮化铝和NaOH溶液反应生成NaAlO₂和氨气。

①广口瓶中的试剂X最好选用________(填写序号)。

a．汽油  b．酒精    c．植物油    d．CCl₄

②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间)，则实验测得NH₃的体积将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

③若实验中称取氮化铝样品的质量为10．0 g，测得氨气的体积为3．36 L(标准状况)，则样品中AlN的质量分数为________。

Answer

（1）NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O (2分) （2）c（1分）

（3）在干燥管D末端连接一导管，将导管插入烧杯中的液面下，用酒精灯微热蒸馏烧瓶，导管口有气泡冒出，撤掉酒精灯一段时间，导管内上升一段水柱，说明气密性良好(其它答案合理即可)（2分）

（4）在干燥管D末端连一尾气处理装置(答案合理即可)（1分）

（5）①C（1分） ②不变 （1分） ③61．5%（2分）

【解析】

试题分析：（1）饱和NaNO2与 NH4C溶液制取氮气，则根据原子守恒可知，还应该有水和氯化钠生成，因此实验中用饱和NaNO2与 NH4C溶液制取氮气的化学方程式为NaNO2＋MH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O。

（2）由于蒸馏烧瓶中有气体生成，压强大，分液漏斗中的液体不易滴下。分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管A连接后，可以保持压强相同，使NaNO2 饱和溶液容易滴下，答案选c。

（3）一般常用空气热胀冷缩法，因此根据该实验装置的特点可知，检查装置气密性的方法是在干燥管D末端连接一导管，将导管插入烧杯中的液面下，用酒精灯微热蒸馏烧瓶，导管口有气泡冒出，撤掉酒精灯一段时间，导管内上升一段水柱，说明气密性良好。

（4）由于氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝的同时，还有CO生成，所以必须有尾气处理装置，即在干燥管D末端连一尾气处理装置。

（5）①氮化铝和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氨气，所以要通过排水法测量氨气的体积，则根据氨气极易溶于水可知，X应该是密度小于水与水不溶的试剂。汽油易挥发，a不正确。酒精和水互溶，四氯化碳密度大于水，因此选项bd均不正确。植物油密度小于水、不溶于水，c正确，答案选c。

②广口瓶中的液体没有装满（上方留有空间），由于排除的水是依据压强差来完成的，所以对实验结果不影响，即则实验测得NH3的体积将不变。

③测得氨气的体积为3．36L（标准状况），氨气的物质的量是3．36L÷22．4L/mol＝0．15mol，则根据氮原子守恒可知，氮化铝的物质的量是0．15mol，质量是0．15mol×41g/mol＝6．15g，所以品中AlN的质量分数为×100%＝61．5%。

考点：考查化学实验设计的相关知识点，难度适中。