Question

氮化鋁（AlN）是一種新型的無機非金屬材料，工業(yè)上由氧化鋁與焦炭在氮氣流中高溫制得．請回答下列有關(guān)問題．
（1）氮化鋁（AlN）制備：Al₂O₃+N₂+3C

高溫  .

2AlN+3CO，反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為

 

．
（2）AlN產(chǎn)品中常含有Al₄C₃、碳和Al₂O₃等雜質(zhì)，已知Al₄C₃與水反應(yīng)生成CH₄，CH₄與CuO發(fā)生反應(yīng)：CH₄+4CuO 

△   .

CO₂+2H₂O+4Cu．為測定產(chǎn)品中有關(guān)成分的含量，所需儀器如下：

【測定樣品中Al₄C₃的含量】
若各裝置連接的順序為：A→C→F→C→D→E，請補充操作步驟：
①稱量D的質(zhì)量，按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，將試樣放入錐形瓶中；
②緩緩鼓入一定量的N₂；
③點燃F處酒精燈；
④

 

；
⑤

 

；
⑥再次稱量D的質(zhì)量；
⑦重復(fù)步驟⑤和⑥的操作，直到D的質(zhì)量基本不變；
⑧根據(jù)D中增加的質(zhì)量△m，可求出Al₄C₃的質(zhì)量分數(shù)．
【測定AlN的含量】
已知AlN能夠水解．請選擇合適的藥品和裝置，按氣流方向連接各裝置，其順序為：

 

→

 

→

 

→E．若試樣為m g，測得C增重n g，則AlN的質(zhì)量分數(shù)是

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,氧化還原反應(yīng)

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）依據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征顏色化合價變化分析判斷，顏色化合價升高做還原劑被氧化得到氧化產(chǎn)物，元素化合價降低做氧化劑被還原生成還原產(chǎn)物；
（2）依據(jù)實驗裝置連接順序和測定成分發(fā)生的反應(yīng)分析判斷，裝置中的空氣需要趕凈，把樣品溶于稀硫酸完全反應(yīng)，利用氮氣把生成的甲烷全部趕到F裝置反應(yīng)，減少誤差；氮化鋁水解生成氫氧化鋁和氨氣，氨氣是堿性氣體，干燥需要用堿石灰，吸收可以用濃硫酸，最后稱重計算．

解答： 解：（1）氮化鋁（AlN）制備：Al₂O₃+N₂+3C

高溫  .

2AlN+3CO，反應(yīng)中氮元素化合價從0價變化為-3價，做氧化劑被還原為AlN，碳元素化合價從0價變化為+2價，做還原劑被氧化為一氧化碳，所以氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為3：2，
故答案為：3：2；
（2）若各裝置連接的順序為：A→C→F→C→D→E，稱量D的質(zhì)量，按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，將試樣放入錐形瓶中，裝置中的空氣需要趕凈，把樣品溶于稀硫酸完全反應(yīng)，利用氮氣把生成的甲烷全部趕到F裝置反應(yīng)，CH₄與CuO發(fā)生反應(yīng)：CH₄+4CuO

△   .

CO₂+2H₂O+4Cu，減少測定誤差，所以需要補充的步驟為：②緩緩鼓入一定量的N₂；③點燃F酒精燈；④從分液漏斗緩緩滴入稀硫酸，直到不再產(chǎn)生氣體時為止；⑤再次緩緩鼓入一定量的N₂，再次稱量D的質(zhì)量，重復(fù)步驟⑤和⑥的操作，直到D的質(zhì)量基本不變；
AlN能夠水解生成氫氧化鋁和氨氣，氨氣是堿性氣體，用堿石灰吸收水蒸氣后再用濃硫酸吸收氨氣，稱重計算，為避免空氣中水蒸氣進入裝置C，需要在C后連接干燥管E，所以裝置連接為B-D-C-E；若試樣為mg，測得C增重ng為氨氣的質(zhì)量，樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)=

ng 17g/mol ×41g/mol

mg

×100%=

41n

17m

×100%；
故答案為：從分液漏斗緩緩滴入稀硫酸，直到不再產(chǎn)生氣體時為止；再次緩緩鼓入一定量的N₂；B；D；C；

41n

17m

×100%．

點評：本題考查了實驗測定物質(zhì)組成和驗證性質(zhì)的裝置分析判斷，實驗步驟的完善是本題的難點，掌握基本操作，設(shè)計實驗步驟是解題關(guān)鍵，題目難度中等．