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
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(1)NH4Cl作為添加劑,受熱分解產(chǎn)生NH3和HCl氣體,其化學(xué)方程式為 NH4Cl △ NH3↑+HCl↑NH4Cl △ NH3↑+HCl↑。
(2)反應(yīng)前先通N2,目的是 排盡裝置中的空氣,以免鋁粉和氧氣反應(yīng)排盡裝置中的空氣,以免鋁粉和氧氣反應(yīng)。
(3)如圖1,10001000℃時(shí),產(chǎn)物中AlN純度最高。如圖2可以推斷最佳保溫時(shí)長為3小時(shí)而不是4小時(shí)的理由是 保溫3小時(shí)后,合成產(chǎn)物中含氮量不會(huì)再明顯增加(或變化不大),繼續(xù)保溫,浪費(fèi)能量保溫3小時(shí)后,合成產(chǎn)物中含氮量不會(huì)再明顯增加(或變化不大),繼續(xù)保溫,浪費(fèi)能量。
Ⅱ.AlN的質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)。某小組同學(xué)用圖1和圖1裝置組合來進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)前稱量1.0g樣品,根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì))。
已知:①AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑
②Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O
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(4)主要實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(huì)與氨氣反應(yīng),密度比水小不會(huì)與氨氣反應(yīng),密度比水小(至少寫出兩點(diǎn))。
(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(xué)認(rèn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,會(huì)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(huì)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(jìn)后,測得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的NH3體積為0.44L。請(qǐng)計(jì)算該樣品中的AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(已知氨氣的密度為:0.771g/L) (寫出計(jì)算過程)
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【考點(diǎn)】物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備;書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算;實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的組成成分以及含量;量氣裝置.
【答案】NH4Cl NH3↑+HCl↑;排盡裝置中的空氣,以免鋁粉和氧氣反應(yīng);1000;保溫3小時(shí)后,合成產(chǎn)物中含氮量不會(huì)再明顯增加(或變化不大),繼續(xù)保溫,浪費(fèi)能量;a→b;不會(huì)與氨氣反應(yīng),密度比水??;D;不需要;EFG
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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