Question

超細氮化鋁粉末被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域。其制取原理為：

Al₂O₃＋3C＋N₂2AlN＋3CO

由于反應(yīng)不完全，氮化鋁產(chǎn)品中往往含有炭和氧化鋁雜質(zhì)，為測定該產(chǎn)品中有關(guān)成分的含量，進行了以下兩個實驗：

（1）稱取10.00 g樣品，將其加入過量的氫氧化鈉溶液中，裝置見下圖甲，AlN跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaAlO₂，并放出氨氣3.36 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

①上述反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________。

②該樣品中的AlN的質(zhì)量分數(shù)為_______________。

③在裝置B中所選擇的試劑是________________（填序號）。

a.H₂O  b.濃H₂SO₄  c.CCl₄  d.飽和食鹽水

④上述實驗方案，可能因氣體體積測量不準(zhǔn)，導(dǎo)致誤差較大。有人建議改用下列乙、丙兩個裝置中的一種（在通風(fēng)櫥內(nèi)進行），只需進行簡單而又必要的數(shù)據(jù)測定，可比較準(zhǔn)確地確定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)。較合理的裝置是___________（填代號）。

（2）另取10.00 g樣品置于反應(yīng)器中，通入2.016 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)O₂，在高溫下充分反應(yīng)后測得氣體的密度為1.34 g·L^－１（已折成標(biāo)準(zhǔn)狀況，AlN不跟O₂反應(yīng)）。該樣品中含雜質(zhì)炭__________g。

Answer 1

（1）①AlN＋NaOH＋H₂O====NaAlO₂＋NH₃↑

②61.5%

③c

④乙

（2）1.92

解析：（1）AlN+NaOH+H₂O====NaAlO₂+NH₃↑

                 41 g                                        22.4 L

                   x                                           3.36 L

    ③選項所給物質(zhì)中，只有CCl₄因與NH₃分子極性不同而不易溶解NH₃，只有CCl₄可用于NH₃氣體的測量。④堿石灰不吸收NH₃且能防止水汽逸失，因而乙裝置能通過測量反應(yīng)前后裝置的總質(zhì)量算出AlN的質(zhì)量，進而算出AlN的質(zhì)量分數(shù)。P₂O₅既吸收NH₃也吸收水汽，導(dǎo)致選用丙裝置時不能測得足夠的數(shù)據(jù)，不能計算出AlN的質(zhì)量分數(shù)。（2）=1.34 g·L^-1×22.4 L·mol^-1=30 g·mol^-1，可知反應(yīng)后的混合氣體為CO₂和CO的混合氣體。設(shè)CO₂、CO的物質(zhì)的量分別為x、y，據(jù)列30 g·mol^-1=，據(jù)CO₂和CO含氧量列(2x+y)×16 g·mol^-1=×32 g·mol^-1,聯(lián)立解得x=0.02 mol,y=0.14 mol。關(guān)系式CO₂—C,CO—C,樣品中含碳：（0.02 mol+0.14 mol）×12 g·mol^-1=1.92 g。