氮化铝(AlN)是新型的电子绝缘基片材料,用于大型和超大型集成电路中.在高温下氮气、碳和三氧化二铝反应可以生成氮化铝微晶粉体和一氧化碳,用此方法制得的氮化铝中含有少量

发布时间:2020-08-09 03:47:56

氮化铝(AlN)是新型的电子绝缘基片材料,用于大型和超大
型集成电路中.在高温下氮气、碳和三氧化二铝反应可以生成氮化铝微晶粉体和一氧化碳,用此方法制得的氮化铝中含有少量杂质碳和氧化铝.某校化学兴趣小组利用上述反应原理制取并测定所得样品中氮化铝的质量分数.
查阅资料:(1)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O; (2)AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑.氨气易与酸反应.
设计实验:
实验一:制取氮化铝样品 实验步骤相关化学反应方程式1.除去空气中粉尘、二氧化碳、干燥后,再除去氧气.除去氧气的化学反应方程式为
2Cu+O22CuO2.用上述制得的氮气通入装有碳和三氧化二铝硬质玻璃管中高温制取氮化铝样品(如图1).装置中发生化学反应的化学方程式为
N2+3C+Al2O3 2AlN+3CO实验二:测定所制氮化铝样品中氮化铝的质量分数
①按图2组装仪器,将9.1g氮化铝样品放入锥形瓶中,在分液漏斗中加入一定量的浓NaOH溶液
②称得盛有稀盐酸的烧杯和漏斗的总质量为200g
③打开止水夹C,从分液漏斗向锥形瓶中滴入浓NaOH溶液,直到不再产生气体为止
④打开止水夹B,从导管A处缓缓鼓入一定量的空气
⑤再次称量盛有稀盐酸的烧杯和漏斗的质量和为203.4g
⑥重复实验④⑤步骤后称得盛有稀盐酸的烧杯和漏斗的总质量仍为203.4g
实验讨论:(1)步骤①加入样品前还应检查______.
(2)装有碱石灰的干燥管作用是______;装置中使用漏斗的目的是______.
(3)图2烧杯中稀盐酸不能换成浓盐酸的理由是______;图2烧杯中稀盐酸不能换成浓硫酸的理由是______;图2烧杯中稀盐酸能否换成稀硫酸______.
(4)步骤④的目的是______.
实验结论:所制氮化铝样品中氮化铝的质量分数为______%(写计算过程,4分).
事故处理:实验中,小明不小心将盛有约50mL的浓NaOH溶液打翻在桌面上.这时他应该采取的措施是:______.
拓展探究:(1)实验后剩余的浓NaOH溶液______(能或不能)放回原试剂瓶,写出NaOH溶液露置在空气中发生的化学反应方程式______.
(2)本着节约药品的原则,同时又要确保实验顺利获得成功.则实验二中至少应准备40%浓NaOH溶液______g(写计算过程,4分).

网友回答

解:【实验一】
(1)用灼热的铜网除去空气中的氧气,化学方程式为:2Cu+O22CuO;
(2)根据信息:在高温下氮气、碳和三氧化二铝反应可以生成氮化铝粉和一氧化碳,装置D中发生反应化学方程式为:N2+3C+Al2O32AlN+3CO;
【实验二】
【实验讨论】(1)在进行实验前要确保装置气密性良好,因此应先进行气密性的检查;
(2)碱石灰能吸收气体中的水,防止水对测量质量的影响;使用漏斗进行氨气的吸收,可以防止吸收过程中造成溶液的倒吸;
(3)浓盐酸具有挥发性,使测量氨气质量偏小;若使用浓硫酸,浓硫酸吸收空气中的水,使得测量氨气质量偏大,而使结果偏大;可以用稀硫酸代替盐酸;
(4)从导管A处缓缓鼓入一定量的空气,可以使装置内残留的氨气全部被稀硫酸吸收,以保证实验的准确性;
【实验结论】反应生成氨气的质量=203.4g-200g=3.4g,设氮化铝的质量为xg
AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑
41?????????????????? 17
x??????????????????? 3.4g
????????????
x=8.2
样品中的氮化铝的质量分数=×100%=90%.
事故处理:浓氢氧化钠具有强腐蚀性,不小心将盛有约50mL的浓NaOH溶液打翻在桌面上,立即用稀醋酸中和,然后用水冲洗,再用抹布擦干.
拓展探究:(1)实验后剩余的浓NaOH溶液不能放回原试剂瓶,以免污染药品;NaOH溶液露置在空气中和二氧化碳反应,化学方程式为:2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O;
(2)利用AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,求出NaOH的质量,进而求出浓氢氧化钠溶液的质量;
设ygNaOH与8.2gAlN完全反应
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
41??? 40
8.2g?? yg
???
y=8
浓氢氧化钠溶液的质量:8÷40%=20g.
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