Question

氮化铝（AIN，遇水易水解）广泛应用于集成电路生产领域。某研究小组利用氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝，设计如图1所示实验装置。

请回答：

（1）图1中用饱和NaNO₂溶液与NH₄Cl溶液加热制取氮气，该化学方程式为            。

（2）图1装置中各仪器导管口连接的顺序是(用小写字母a→g填写)：               ；导管A的作用是                         。

（3）按（2）连接好实验装置后，接下来的操作是                               。

（4）按（2）连接的实验装置存在的缺陷是                                      。

（5）反应结束后，某同学用图2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）。

①氮化铝与过量的NaOH溶液反应生成氨气化学反应方程式为                  ；

② 集气瓶中的苯的作用是              ；集气瓶中的液体没有装满，则实验测得NH₃的体积将       （填“偏大”、“偏小”、“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3. 36 L（标准状况），则样品中AlN的质量分数为         （保留3位有效数字）。

Answer

（1）NaNO2+NH4Cl NaCl+2H2O+N2↑；

（2）a-e-d-g-c(或b) -g-f；

平衡分液漏斗与烧瓶之间的压强，使NaNO2饱和溶液顺利滴下；

（3）检查装置的气密性；

（4）洗气瓶没有防倒吸装置，没有尾气处理装置；

（5）①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；②防止氨气溶于水；不变；③ 61.5%。

【解析】

试题分析：（1）根据实验目的和原料，NaNO2作氧化剂，N由＋3价→0价，化合价降低3价，NH4Cl作还原剂，N由－3价→0价，化合价升高3价，最小公倍数是3，因此反应方程式为：NaNO2+NH4Cl NaCl+2H2O+N2↑；（2）因为AlN遇水易水解，因此除去N2中的水蒸气，因此：a→e→d，然后反应，d→b→c，同时要防止空气中水蒸气的进入，因此c→g，因此步骤是：a-e-d-g-c(或b) -g-f；导管A的作用是：平衡分液漏斗与烧瓶之间的压强，使NaNO2 饱和溶液顺利滴下；（3）因为有气体参加反应，因此需要验证装置的气密性；（4）缺少防倒吸装置，和尾气处理装置；(5)①氮化铝遇水发生水解反应，AlN＋3H2O=Al(OH)3↓＋NH3↑，氢氧化铝表现两性，因此发生Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O，总反应是AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；②NH3极易溶于水，因此要防止倒吸，即苯的作用是防止NH3溶于水；对实验无影响，因此选不变；③根据反应方程式，n(AlN)=n(NH3)=3.36/22.4mol=0.15mol，其质量分数为0.15×41/10×100%=61.5%。

考点：考查实验方案设计的评价、实验基本操作、化学计算等知识。