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7.氮化鋁(AlN)廣泛應用于集成電路,其制備原理是將氧化鋁與碳粉混合均勻,在持續(xù)流動的氮氣流中加熱至1750℃,發(fā)生如下反應:
①2Al2O3(s)?4Al(g)+3O2(g)
②2C(s)+O2(g)?2CO(g)
③2Al(g)+N2(g)?2AlN(s)
(1)斷開N2分子內的共價鍵要吸收熱量(填“吸收”或“放出”)
(2)分析反應②對①、③平衡移動的影響反應②消耗O2會使反應①的平衡右移,使Al(g)濃度增大,反應③的平衡右移,提高AlN的產率.
(3)Al2O3、C、N2合成AlN的平衡常數表達式K=$\frac{{c}^{3}(CO)}{c({N}_{2})}$.
(4)用蒸餾法測定產品中AlN的含量,裝置如下(加熱及夾持裝置略):

①AlN與NaOH溶液反應產生NH3的化學方程式是AlN+H2O+NaOH=NaAlO2+NH3
②錐形瓶內吸收NH3的離子方程式是NH3+H+=NH4+
③檢驗NH3是否完全蒸出的方法是:另取少量蒸餾出的溶液,用紅色石蕊試紙檢驗,觀察試紙是否變藍色(將檢驗過程補充完整).
④NH3完全吸收后,向錐形瓶中加入指示劑,用濃度為c(NaOH)mol/L的NaOH標準溶液滴定過量的H2SO4,終點時用去標準溶液的體積為V(NaOH)mL.下面有關計算正確的是B.
A.樣品中AlN的質量:41×V(NaOH).c(NaOH)×10-3
B.AlN的質量分數:$\frac{41×[2V({H}_{2}S{O}_{4})c({H}_{2}S{O}_{4})-V(NaOH).c(NaOH)]×1{0}^{-3}}{m}$×100
C.錐形瓶吸收NH3的物質的量:[V(H2SO4).c(H2SO4)-v(NaOH).c(NaOH)×10?????????

分析 (1)化學鍵斷裂需要吸收能量;
(2)濃度對化學平衡的影響是,增大反應物濃度或減小生成物濃度平衡正向進行,增大生成物濃度或減小反應物濃度,平衡逆向進行;所以反應②對于反應①③來說都是增大反應物濃度,平衡正向進行提高AlN的產率;
(3)先書寫此反應的化學方程式,Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO,反應中的純液體和固體不能列入表達式;
(4)①AlN與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氨氣;
②錐形瓶內吸收NH3的反應是硫酸和氨氣反應生成硫酸銨,據此書寫離子方程式;
③取少量蒸餾出的溶液,利用氨水溶液顯堿性檢驗,可以利用紅色石蕊試紙檢驗,觀察試紙是否變藍檢驗,或利用酚酞溶液觀察溶液是否變紅色;
④氫氧化鈉溶液滴定時依據化學反應的定量關系計算,根據錐形瓶中總的硫酸物質的量計算出AlN的量,m(Al)=[2c(H2SO4)•v(H2SO4)-c(NaOH)•V(NaOH)]×10-3×41;

解答 解:(1)化學鍵斷裂需要吸收能量,形成化學鍵放出熱量,斷開N2分子內的共價鍵要吸收熱量;
故答案為:吸收;
(2)濃度對化學平衡的影響是,增大反應物濃度或減小生成物濃度平衡正向進行,增大生成物濃度或減小反應物濃度,平衡逆向進行,反應②消耗O2會使反應①的平衡右移,使Al(g)濃度增大,反應③的平衡右移,提高AlN的產率,所以反應②對于反應①③來說都是增大反應物濃度,平衡正向進行提高AlN的產率;
故答案為:反應②消耗O2使反應①的平衡右移,使Al(g)濃度增大,反應③的平衡右移,提高AlN的產率;
(3)Al2O3、C、N2合成AlN的反應的化學方程式為,Al2O3+3C+N2=2AlN+3CO,反應中的純液體和固體不能列入表達式,此反應的平衡常數K=$\frac{{c}^{3}(CO)}{c({N}_{2})}$;
故答案為:$\frac{{c}^{3}(CO)}{c({N}_{2})}$;
(4)①AlN與NaOH溶液反應生成偏鋁酸鈉和氨氣,反應的化學方程式為:AlN+H2O+NaOH=NaAlO2+NH3↑;
故答案為:AlN+H2O+NaOH=NaAlO2+NH3↑;
②錐形瓶內吸收NH3的反應是硫酸和氨氣反應生成硫酸銨,據此書寫離子方程式為:NH3+H+=NH4+
故答案為:NH3+H+=NH4+
③檢驗NH3是否完全蒸出的方法是,取少量蒸餾出的溶液,利用氨水溶液顯堿性檢驗,可以利用紅色石蕊試紙檢驗,觀察試紙是否變藍檢驗,若不變藍色說明完全蒸出,或利用酚酞溶液觀察溶液是否變紅色,不變紅色證明NH3是完全蒸出;
故答案為:用紅色石蕊試紙檢驗,觀察試紙是否變藍色;
④A、氫氧化鈉溶液消耗的量是中和剩余硫酸的量,故A錯誤;
B、硫酸和NH3完全吸收后,向錐形瓶中加入指示劑,用濃度為c(NaOH)mol/L的NaOH標準溶液滴定過量的H2SO4,終點時用去標準溶液的體積為V(NaOH)mL,氫氧化鈉溶液滴定時依據化學反應的定量關系計算,AlN+H2O+NaOH=NaAlO2+NH3↑;根據錐形瓶中總的硫酸物質的量計算出AlN的量,m(AlN)=[2c(H2SO4)•v(H2SO4)-c(NaOH)•V(NaOH)]×10-3×41,質量分數=$\frac{41×[2c({H}_{2}S{O}_{4})V({H}_{2}S{O}_{4})-c(NaOH)V(NaOH)]}{m}$×10-3×100%,故B正確;
C、錐形瓶吸收NH3的物質的量:[2V(H2SO4).c(H2SO4)-v(NaOH).c(NaOH)]×10-3?,故C錯誤;故答案為:B.

點評 本題以AlN的制備的工業(yè)流程為載體,考查了反應熱、化學平衡、陌生化學方程式書寫、物質的檢驗、有關滴定實驗的計算等內容,綜合性強,難度中等.

練習冊系列答案
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(1)寫出A分子電子式
(2)B在元素周期表中的位置是第三周期第ⅥA族.
(3)C的原子結構示意圖為
(4)比較B、C的原子半徑:B>C,寫出A的氣態(tài)氫化物與B的最高價氧化物對應的水化物反應的化學方程式2NH3+H2SO4=(NH42SO4

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A.AB.BC.CD.D

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