Question

【題目】氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料。某AlN樣品僅含有Al2O3雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設(shè)計如下三種實驗方案。(已知：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑)

（方案l）取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。

(1)圖中球形干燥管的作用是__________________。

(2)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，檢查裝置氣密性，再加入實驗藥品。接下來的實驗操作是: 關(guān)閉K1，打開K2，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體。然后打開K1，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。通入氮氣的目的是_____________。

(3)假設(shè)其他操作均正確，按照圖裝置將導(dǎo)致測定結(jié)果_______________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

（方案2）用圖裝置測定m g樣品中AlN的純度(部分夾持裝置已略去)。

(4)為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體最好選擇________________。

a．CCl4 b．H2O c．飽和NH4Cl溶液 d．濃硫酸

(5)若m g樣品完全反應(yīng)，測得生成氣體的體積為V mL(已轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則AlN的質(zhì)量分數(shù)是___________________(需化簡)。

（方案3）按下列路徑測定樣品中AlN的純度：

(6)寫出步驟反應(yīng)的離子方程式_____________________。

(7)該方案能否測出AlN的純度？(若能請用m1，m2列出計算純度的表達式)__________。

Answer 1

【答案】（1）防倒吸 （2）把裝置中殘留的氨氣全部排入C裝置中 （3）偏高 （4）a （5）41V/22400m （6）AlN+OH-+H2O=AlO2-+NH3↑ Al2O3+2OH-=AlO2-+H2O （7）41（m2-m1）/10m1

【解析】

試題（1）氨氣是與濃硫酸能發(fā)生反應(yīng)的氣體，容易發(fā)生倒吸，圖C裝置中球形干燥管的作用是防倒吸。（2）通入氮氣的目的是把裝置中殘留的反應(yīng)生成的氨氣全部排入C裝置中被濃硫酸吸收，準(zhǔn)確測定裝置C的增重。（3）圖1中空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置C，使的定結(jié)果偏高。（4）a、四氯化碳不能溶解氨氣，可以用排四氯化碳溶液的方法收集氨氣并測定體積，正確；b、氨氣極易溶于水，不能用排水法測定，錯誤；c、氨氣極易溶于水，不能用氯化銨溶液，錯誤；d、氨氣能和濃硫酸反應(yīng)，錯誤。所以選a。 （5）根據(jù)氮原子守恒，氨氣的物質(zhì)的量就是氮化鋁的物質(zhì)的量，則氮化鋁的物質(zhì)的量為V/22400mol，則氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)為=41V/22400m（6）從流程分析，氮化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氨氣，離子方程式為：AlN+OH-+H2O=AlO2-+NH3↑ ；氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，離子方程式為： Al2O3+2OH-=AlO2-+H2O（7）根據(jù)反應(yīng)分析，氮化鋁和氧化鋁最后都為氧化鋁，所以固體增重就為氮化鋁變氧化鋁造成的，所以根據(jù)質(zhì)量差值計算

2AlN ~ Al2O3 質(zhì)量改變20

41×2 （m2-m1）

則氮化鋁的質(zhì)量為41（m2-m1）/10，則氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)為 41（m2-m1）/10m1