Question

6．氮化鋁（AlN）是一種新型無機材料，而鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料．試回答下列問題：
（1）某氮化鋁（AlN）僅含有Al₂O₃雜質．稱取10.00g樣品，將其加入過量的NaOH濃溶液中共熱并蒸干，AlN跟NaOH溶液反應生成NaAlO₂，并放出氨氣3.36L（標準狀況）．
①上述反應的化學方程式為AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
②該樣品中的A1N的質量分數為61.5%．
（2）某含鋁90%的鋁合金3.0g跟160mL 3mol/L 的鹽酸充分反應，（合金中其他成分與酸不發生反應）過濾后除去雜質，將濾液稀釋到1000mL，取出10mL，加入0.3mol/L 的氨水，使鋁離子完全沉淀．則使10mL溶液中的鋁離子完全沉淀，至少需消耗氨水多少mL？

Answer 1

分析 （1）①由題目信息可知，由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO₂、并放出NH₃，根據元素守恒可知有水參加反應，據此配平書寫反應方程式；
②根據氮元素守恒計算10g樣品中含有AlN的物質的量，根據m=nM計算AlN的質量，再根據質量分數定義計算；
（2）反應后的溶液中加入氨水，使Al³⁺恰好完全沉淀，反應后的溶液中溶質為NH₄Cl，根據氯離子守恒可知n（NH₄Cl）=n（HCl），再根據N原子守恒計算n（NH₃），進而計算消耗氨水的體積．

解答 解：（1）①由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO₂、并放出NH₃，根據元素守恒可知有水參加反應，其反應方程式為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，
故答案為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
②生成NH₃的物質的量為$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，根據氮元素守恒可知10g樣品中含有AlN的物質的量為0.15mol，質量為0.15mol×41g/mol=6.15g，該樣品中的AlN的質量分數為$\frac{6.15g}{10g}$×100%=61.5%，
故答案為：61.5%；
（2）濾液稀釋到1000mL，取出稀釋液10mL，加入0.3mol•L^-1的氨水使Al³⁺恰好完全沉淀，反應后的溶液中溶質為NH₄Cl，根據氯離子守恒可知n（NH₄Cl）=n′（HCl）=0.48mol×$\frac{10mL}{1000mL}$=0.0048mol，再根據N原子守恒可知n（NH₃）=0.0048mol，
故需要氨水的體積=$\frac{0.0048mol}{0.3mol/L}$=0.016L=16mL，
答：需要氨水16mL．

點評 本題考查了有關化學方程式的計算，題目難度中等，注意把握過量計算與守恒思想的應用，側重于考查學生的分析能力和計算能力．