氮化鋁(AlN)是一種新型的電子絕緣基片材料,用于大型和超大型集成電路中。
Ⅰ.AlN的制備
(1)NH4Cl作為添加劑,受熱分解產(chǎn)生NH3和HCl氣體,其化學方程式為 NH4Cl △ NH3↑+HCl↑NH4Cl △ NH3↑+HCl↑。
(2)反應前先通N2,目的是 排盡裝置中的空氣,以免鋁粉和氧氣反應排盡裝置中的空氣,以免鋁粉和氧氣反應。
(3)如圖1,10001000℃時,產(chǎn)物中AlN純度最高。如圖2可以推斷最佳保溫時長為3小時而不是4小時的理由是 保溫3小時后,合成產(chǎn)物中含氮量不會再明顯增加(或變化不大),繼續(xù)保溫,浪費能量保溫3小時后,合成產(chǎn)物中含氮量不會再明顯增加(或變化不大),繼續(xù)保溫,浪費能量。
Ⅱ.AlN的質量分數(shù)測定
在生產(chǎn)過程中,氮化鋁樣品中常含有少量的氧化鋁雜質。某小組同學用圖1和圖1裝置組合來進行相關實驗,實驗前稱量1.0g樣品,根據(jù)反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質量分數(shù)(實驗中導管體積忽略不計)。
已知:①AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑
②Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O
(4)主要實驗步驟如下:a、往錐形瓶中放入適量的AlN樣品;b、打開分液漏斗活塞往錐形瓶中加入過量的濃NaOH;c、檢驗裝置氣密性;d、測定收集到水的體積。操作的先后順序是:c→a→ba→b(填“a→b”或“b→a”)→d
(5)裝置B中試劑X必須具備條件有 不會與氨氣反應,密度比水小不會與氨氣反應,密度比水小(至少寫出兩點)。
(6)虛線框中裝置適宜選用圖2中的裝置 DD(填“C”或“D”)。
(7)有同學認為實驗結束后,會有NH3殘留在裝置A中,不能完全排出,不需要不需要(填“需要”或“不需要”)通入N2將其中殘留的NH3排入后續(xù)裝置中。
(8)用圖1裝置測得的純度會偏大,如果將裝置A換成圖3中的裝置 EFGEFG(填字母),可以避免此誤差。
(9)若裝置經(jīng)過改進后,測得標準狀況下的NH3體積為0.44L。請計算該樣品中的AlN的質量分數(shù)。(已知氨氣的密度為:0.771g/L) (寫出計算過程)
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【答案】NH4Cl NH3↑+HCl↑;排盡裝置中的空氣,以免鋁粉和氧氣反應;1000;保溫3小時后,合成產(chǎn)物中含氮量不會再明顯增加(或變化不大),繼續(xù)保溫,浪費能量;a→b;不會與氨氣反應,密度比水小;D;不需要;EFG
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【解答】
【點評】
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