(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非金屬材料,最高可穩(wěn)定到2200℃.導熱性好,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,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.超細氮化鋁粉末被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)領域.其制取原理為:
Al
2O
3+3C+N
2 2AlN+3CO
(問題探究)某化學研究性學習小組成員根據(jù)氮化鋁的制取原理,進行了如下探究.
問題1、在制取氮化鋁時由于反應不完全,氮化鋁產(chǎn)品中所含雜質(zhì)除了碳以外還可能存在______.
問題2、為測定該產(chǎn)品中有關成分的含量,甲、乙兩同學設計了以下兩個實驗:
(1)甲同學: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生成NaAlO
2,并放出氨氣3.36L(標準狀況).
①上述反應的化學方程式為______.
②該樣品中的AlN的質(zhì)量分數(shù)為______.
(2)乙同學:稱取10.00g樣品置于反應器中,通入2.016L(標準狀況)O
2,在高溫下充分反應后測得氣體的密度為1.34g?L
-1(已折成標準狀況,AlN不跟O
2反應).該樣品中含雜質(zhì)碳______g.
問題3、丙同學受到甲、乙同學實驗的啟發(fā),認為測定某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì),可用圖中I的一些裝置來進行檢驗,根據(jù)AlN與NaOH溶液反應所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù),并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實驗中導管體積忽略不計)
(1)實驗有關操作為: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檢驗裝置的氣密性;④測定收集到水的體積.
正確的操作順序為______.
(2)本試驗中檢查裝置氣密性的方法是______.
(3)廣口瓶中的試劑X可最好選用______(填選項的標號).
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),實驗測得NH
3的體積將______(填偏大、偏小或不變).
(5)若實驗中測得樣品的質(zhì)量為wg,氨氣的體積為aL(標況下),則樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為______(AlN的式量為41).
(6)實驗結(jié)束后,若觀察到錐形瓶中還有固體,則樣品中含有的雜質(zhì)是______,為了測定是否含有其它雜質(zhì),則還需要哪些簡單數(shù)據(jù)______.
問題4、丁同學認為,丙同學的實驗方法,可能因氣體體積測量不準,導致誤差較大.建議改用圖9中的Ⅱ裝置進行同樣實驗,通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù).你認為是否可行?______(填入“可行”、“不可行”),原因是______.最簡單的改進方法為______.
問題5、戊同學仔細思考了丁同學的裝置后,認為此裝置所測測得的樣品中AlN含量偏。湓蚴莀_____.若忽略此原因的話,只要用圖9中的III或IV兩個裝置中的一種,只需進行簡單而又必要的數(shù)據(jù)測定,可比較準確地確定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù).較合理的裝置為______(填代號).你認為戊同學的裝置是否還有缺陷?______.若有,所測結(jié)果將偏高或偏低______,應作如何改進?______.(若無缺陷后兩此格可不填).