氮化铝(AlN)是一种新型无机材料,广泛应用于集成电路、陶瓷等生产领域。工业上由氧化铝与焦炭在氮气流中高温制得:Al
2O
3+3C+N
2
2AlN+3CO。请回答:
(1)上述反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比___________________。
(2)制得的氮化铝产品中常含有Al
4C
3、Al
2O
3和C等杂质,已知:
| 稀硫酸(过量)
| 浓NaOH溶液(过量)
|
AlN
| 2AlN+4H2SO4=Al2(SO4)3+(NH4)2SO4
| AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3 ↑
|
Al4C3
| Al4C3+6H2SO4=2Al2(SO4)3+3CH4 ↑
| Al4C3+4NaOH+4H2O=4NaAlO2+3CH4 ↑
|
为测定产品中AlN和Al
4C
3的含量,设计了如下两套实验装置(在通风橱进行,可适当微热,忽略空气中水蒸气、CO
2的影响及NH
3在强碱性溶液中的溶解)。

装置I、II在反应前后的质量差分别为m
1 g和m
2 g,则m g产品中AlN的质量分数为______(用含m、m
1、m
2的代数式表示)。
(3)取装置I中反应后的滤液,先加入少量(NH
4)
2SO
4溶液,然后依次进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用少量酒精洗涤、滤纸吸干,得到铵明矾晶体[NH
4Al(SO
4)
2·12H
2O]。
①蒸发浓缩操作时,除需铁架台(带铁圈)、酒精灯、坩埚钳、玻璃棒外,还需要_______(填仪器名称);蒸发浓缩的操作;小火加热,不断搅拌,_________。
②用少量酒精洗涤的目的__________________________。
(4)已知:25℃时,K
w=1.0×10
-14,K
b(NH
3·H
2O)=1.8×10
-5,K
b(Al(OH)
3]=1.4×10
-9。
① NH
4Al(SO
4)
2溶液中离子浓度由大到小的顺序_________________。
②(NH
4)
2SO
4溶液中存在水解平衡,则水解平衡常数为_____________。