【題目】工業(yè)制得的氮化鋁(AlN)產(chǎn)品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質(zhì).某同學設計了如下實驗分別測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分數(shù)(忽略NH3在強堿性溶液中的溶解).

(1)實驗原理:①Al4C3與硫酸反應可生成CH4;②AlN溶于強酸產(chǎn)生銨鹽,溶于強堿生成氨氣.寫出Al4C3與硫酸反應的化學方程

(2)實驗裝置(如圖所示):

(3)實驗過程:

①連接實驗裝置,檢驗裝置的氣密性.稱得D裝置的質(zhì)量為yg,滴定管的讀數(shù)為amL;

②稱取xgAlN樣品置于裝置B瓶中;塞好膠塞,關(guān)閉活塞K2、K3,打開活塞K1,通過分液漏斗加入稀硫酸,與裝置B瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應;

③待反應進行完全后,關(guān)閉活塞K1,打開活塞K3,通過分液漏斗加入過量NaOH,與裝置B瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應;

(填入該步應進行的操作);

⑤記錄滴定管的讀數(shù)為bmL,稱得D裝置的質(zhì)量為zg.

(4)數(shù)據(jù)分析:(已知:該實驗條件下的氣體摩爾體積為Vm Lmol﹣1

①Al4C3的質(zhì)量分數(shù)為 ;

②若讀取滴定管中氣體的體積時,液面左高右低,則所測氣體的體積 (填“偏大”、“偏小”或“無影響”下同).若分液漏斗和吸濾瓶間沒有用橡膠管連通,則所測氣體的體積

③AlN的質(zhì)量分數(shù)為

【答案】(1)AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑;

(3)打開K2,通入空氣一段時間;

(4)①×100%.

②偏小;偏大;

×100%.

【解析】

試題分析:從實驗裝置和實驗步驟上看,本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應,量取生成的甲烷氣體,從而可測得Al4C3的百分含量;用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應,充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,從而求得AlN的質(zhì)量分數(shù),以此分析解答;

(1)②根據(jù)題目信息:AlN溶于強堿溶液時會生成NH3來書寫方程式;

(3)④裝置中殘留部分氨氣,打開K2,通入空氣一段時間,排盡裝置的氨氣,被裝置D完全吸收;

(4)①根據(jù)氮原子的守恒,氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量,可求得AlN的質(zhì)量分數(shù);

②讀取滴定管中氣體的體積時,液面左高右低,氣體的壓強大于大氣壓,測定氣體甲烷的體積偏;如果裝置沒有橡膠管,隨液體流下試管中壓強增大,在排液過程中會排出的液體增多,導致測定結(jié)果偏高;

③根據(jù)碳原子的守恒,Al4C3的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量的三分之一,可求得Al4C3的質(zhì)量分數(shù).

解:從實驗裝置和實驗步驟上看,本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應,量取生成的甲烷氣體,從而可測得Al4C3的百分含量;用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應,充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,從而求得AlN的質(zhì)量分數(shù);

(1)根據(jù)題目信息:AlN溶于強堿溶液時會生成NH3,化學方程式為:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,

故答案為:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑;

(3)④裝置中殘留部分氨氣,打開K2,通入空氣一段時間,排盡裝置的氨氣,被裝置D完全吸收,防止測定的氨氣的質(zhì)量偏小,

故答案為:打開K2,通入空氣一段時間;

(4)①甲烷的體積為(a﹣b)mL,物質(zhì)的量為mol,根據(jù)碳原子的守恒,Al4C3的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量的三分之一,所以Al4C3的質(zhì)量為×mol×144g/mol=g,Al4C3的質(zhì)量分數(shù)為×100%,

故答案為:×100%.

②讀取滴定管中氣體的體積時,液面左高右低,氣體的壓強大于大氣壓,測定氣體甲烷的體積偏小,橡膠管可以平衡壓強讓液體順利滴入試管中,還可以起到降低實驗誤差的作用,如果裝置中沒有橡膠管,隨液體流下試管中壓強增大,試管中排出液體增多,測量出的該物質(zhì)百分含量將會偏大,

故答案為:偏;偏大;

③氨氣的質(zhì)量為(z﹣y)g,物質(zhì)的量為mol,根據(jù)氮原子的守恒,氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量,所以AlN的質(zhì)量為mol×41g/mol=g,故AlN的質(zhì)量分數(shù)為×100%=×100%,

故答案為:×100%.

練習冊系列答案
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①點燃氫氣前要檢驗氫氣的純度,以免發(fā)生爆炸 ②CO氣體有毒,處理CO氣體時可將其點燃,轉(zhuǎn)化為無毒的CO2 ③在盛O2的集氣瓶中進行鐵絲燃燒實驗時,事先在集氣瓶底部鋪上一層沙子 ④用氫氣還原氧化銅時,先加熱再通入氫氣,以免浪費氫氣 稀釋濃硫酸的操作如圖所示

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C.右側(cè)CO的質(zhì)量為1.75g

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元素代號

A

B

C

D

E

原子半徑/nm

0.16

0.143

0.102

0.099

0.074

主要化合價

+2

+3

+6、﹣2

﹣1

﹣2

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