Question

氮化铝(室温下与水缓慢反应)是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域。化学研究小组同学按下列流程制取氮化铝并测定所得产物中AlN的质量分数。

己知：AlN＋NaOH＋3H₂O＝Na[Al(OH)₄]＋NH₃↑。

回答下列问题：

（1）检查装置气密性，加入药品，开始实验。最先点燃___(“A”、“C”或“E”)处的酒精灯或酒精喷灯。

（2）装置A中发生反应的离子方程式为___，装置C中主要反应的化学方程式为___，制得的AlN中可能含有氧化铝、活性炭外还可能含有___。

（3）实验中发现氮气的产生速率过快，严重影响尾气的处理。实验中应采取的措施是___(写出一种措施即可)。

（4）称取5.0g装置C中所得产物，加入NaOH溶液，测得生成氨气的体积为1.68 L(标准状况)，则所得产物中AlN的质量分数为___。

（5）也可用铝粉与氮气在1000℃时反应制取AlN。在铝粉中添加少量NH₄Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，共主要原因是___。

Answer

A NH4＋＋ NO2－N2↑＋2H2O Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO Al4C3 减缓亚硝酸钠的滴加速度或降低A处酒精灯加热的温度 61.5% NH4Cl受热分解生成氨气和氯化氢，氯化氢破坏了Al表面的氧化膜，便于Al快速反应

【解析】

⑴A装置制取氮气，浓硫酸干燥，氮气排除装置内的空气，反之Al反应时被空气氧化。

⑵根据氧化还原反应写出A、C的反应式，利用物质之间的反应推出C中可能出现的产物。

⑶从影响反应速率的因素思考减缓氮气生成速率。

⑷根据关系得出AlN的物质的量，计算产物中的质量分数。

⑸氯化铵在反应中易分解，生成的HCl在反应中破坏了Al表面的氧化膜，加速反应。

⑴A处是制取氮气的反应，可以排除装置内的空气，反之反应时Al被氧气氧化，因此最先点燃A处的酒精灯或酒精喷灯，故答案为：A。

⑵装置A是制取氮气的反应，A中发生反应的离子方程式为NH4＋＋ NO2－ N2↑＋2H2O，装置C中主要反应的化学方程式为Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO，制得的AlN中可能含有氧化铝、活性炭外还可能是Al和C形成的化合物Al4C3，故答案为：NH4＋＋ NO2－ N2↑＋2H2O；Al2O3 ＋N2＋3C 2AlN ＋3CO；Al4C3。

⑶实验中发现氮气的产生速率过快，严重影响尾气的处理，减缓氮气的生成速度采取的措施是减缓亚硝酸钠的滴加速度或降低A处酒精灯加热的温度，故答案为：减缓亚硝酸钠的滴加速度或降低A处酒精灯加热的温度。

⑷生成氨气的体积为1.68 L即物质的量为0.075mol，根据方程式关系得出AlN的物质的量为0.075mol，则所得产物中AlN的质量分数为，故答案为：61.5%。

⑸在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合，有利于AlN的制备，可能是NH4Cl受热分解生成氨气和氯化氢，氯化氢破坏了Al表面的氧化膜，从而Al直接和氮气反应，因此其主要原因是NH4Cl受热分解生成氨气和氯化氢，氯化氢破坏了Al表面的氧化膜，故答案为：NH4Cl受热分解生成氨气和氯化氢，氯化氢破坏了Al表面的氧化膜，便于Al快速反应。