Question

超细氮化铝粉末被广泛应用于大规模集成电路生产领域。其制取原理为：

Al₂O₃＋3C＋N₂2AlN＋3CO

由于反应不完全，氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质，为测定该产品中有关成分的含量，进行了以下两个实验：

（1）称取10.00 g样品，将其加入过量的氢氧化钠溶液中，装置见下图甲，AlN跟氢氧化钠溶液反应生成NaAlO₂，并放出氨气3.36 L（标准状况）。

①上述反应的化学方程式为___________________________________。

②该样品中的AlN的质量分数为_______________。

③在装置B中所选择的试剂是________________（填序号）。

a.H₂O  b.浓H₂SO₄  c.CCl₄  d.饱和食盐水

④上述实验方案，可能因气体体积测量不准，导致误差较大。有人建议改用下列乙、丙两个装置中的一种（在通风橱内进行），只需进行简单而又必要的数据测定，可比较准确地确定样品中AlN的质量分数。较合理的装置是___________（填代号）。

（2）另取10.00 g样品置于反应器中，通入2.016 L(标准状况)O₂，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34 g·L^－１（已折成标准状况，AlN不跟O₂反应）。该样品中含杂质炭__________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选项所给物质中，只有CCl₄因与NH₃分子极性不同而不易溶解NH₃，只有CCl₄可用于NH₃气体的测量。④碱石灰不吸收NH₃且能防止水汽逸失，因而乙装置能通过测量反应前后装置的总质量算出AlN的质量，进而算出AlN的质量分数。P₂O₅既吸收NH₃也吸收水汽，导致选用丙装置时不能测得足够的数据，不能计算出AlN的质量分数。（2）=1.34 g·L^-1×22.4 L·mol^-1=30 g·mol^-1，可知反应后的混合气体为CO₂和CO的混合气体。设CO₂、CO的物质的量分别为x、y，据列30 g·mol^-1=，据CO₂和CO含氧量列(2x+y)×16 g·mol^-1=×32 g·mol^-1,联立解得x=0.02 mol,y=0.14 mol。关系式CO₂—C,CO—C,样品中含碳：（0.02 mol+0.14 mol）×12 g·mol^-1=1.92 g。