氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料。某AlN樣品僅含有趾Al2O3雜質(zhì),為測定AlN的含量,設計如下三種實驗方案。(已知:AlN+NaOH+H2ONaAlO2NH3↑)

【方案1】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)上圖C裝置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,首先____________,再加入實驗藥品。接下來的實驗操作是______________,打開分液漏斗活塞,加入NaOH濃溶液,至不再產(chǎn)生氣體。打開K1,通入氮氣一段時間,測定C裝置反應前后的質(zhì)量變化。通入氮氣的目的是______________。

3)由于裝置存在缺陷,導致測定結果偏高,請?zhí)岢龈倪M意見___________。

【方案2】用右圖裝置測定m g樣品中A1N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液體可以是_________________________

aCCl4????????? bH2O???? cNH4Cl溶液??? d

5)若m g樣品完全反應,測得生成氣體的體積為V mL(已轉(zhuǎn)換為標準狀況),則AIN的質(zhì)量分數(shù)__。

【方案3】按以下步驟測定樣品中A1N的純度:

6)步驟②生成沉淀的離子方程式為___________________

7)若在步驟③中未洗滌,測定結果將__________(填“偏高、“偏低”或“無影響)。

 

【答案】

1)防倒吸? (2)檢查裝置氣密性;關閉K1,打開K2;把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置

3C裝置出口處連接一個干燥裝置? (4ad? 5

6AlO2CO22H2OHCO3Al(OH)3↓??? (6)偏高

【解析】

試題分析:(1)由于反應中生成的氨氣極易溶于水,直接通入水中容易引起液體倒流,所以上圖C裝置中球形干燥管的作用是放倒吸。

2)該裝置中有氣體產(chǎn)生,所以組裝好實驗裝置,首先要檢查裝置的氣密性;由于K1與空氣相連,所以接下來的實驗操作是關閉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。由于裝置中還殘留的氨氣,而實驗中還需要通過濃硫酸測量氨氣的質(zhì)量,所以通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置。

3)由于C裝置的出口與大氣相連,而空氣中的水蒸氣也能被濃硫酸稀釋,從而產(chǎn)生誤差,因此改進的措施是C裝置出口處連接一個干燥裝置。

4)由于氨氣是堿性氣體,極易溶于水,所以量氣裝置中的X液體可以是四氯化碳或苯,答案選ad

5Vml氣體是氨氣,在標準狀況下物質(zhì)的量是mol,改進氮原子守恒可知,AlN的物質(zhì)的量也是mol,質(zhì)量是mol×41g/molg,則質(zhì)量分數(shù)是

6)氮化鋁溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸鈉,然后通入過量CO2生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉,所以步驟②生成沉淀的離子方程式為AlO2CO22H2OHCO3Al(OH)3↓。

7)若在步驟③中未洗滌,則沉淀質(zhì)量增加,因此氮化鋁的質(zhì)量增加,從而導致測定結果將偏高。

考點:考查物質(zhì)純度測定實驗方案設計與評價

 

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料,廣泛應用于集成電路生產(chǎn)領域。某氮化鋁樣品中可能含有碳或氧化鋁中的一種雜質(zhì),現(xiàn)用圖Ⅰ所示的裝置來進行檢驗,使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑,已知NH3極易溶解于水,Al在常溫下能與NaOH溶液反應:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。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(zhì)量分數(shù),并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實驗中導管體積忽略不計)。

圖Ⅰ

(1)實驗有關操作為:

a.往圓底燒瓶中放入AlN樣品w g,并向廣口瓶中加入水和X液體

b.從分液漏斗往圓底燒瓶中加入一定體積的過量的濃NaOH溶液

c.檢驗裝置的氣密性

d.讀取收集到水的體積

正確的操作順序為______________________。

(2)本實驗中檢查裝置氣密性的方法是________________________。

(3)廣口瓶中的試劑X可選用___________(填選項的標號)。

A.丁烷             B.酒精             C.植物油              D.CCl4

(4)實驗結束后,若觀察到燒瓶中還有固體,則樣品中含有的雜質(zhì)是________________。

(5)實驗結束后,分液漏斗中的NaOH溶液已經(jīng)全部加入燒瓶,量筒中收集到水的體積為a L,若當時的實驗條件為標準狀況,則樣品中的AlN的質(zhì)量分數(shù)為___________(AlN的式量為41),這一測定結果比實際值偏高,你認為可能的原因是__________________________。

(6)有人建議改用圖Ⅱ裝置進行同樣實驗,欲通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)。你認為這樣的改進是否可行?________________(填“可行”或“不可行”)。理由是________________________。

圖Ⅱ

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科目:高中化學 來源: 題型:

氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料,廣泛應用于集成電路生產(chǎn)領域。某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì),現(xiàn)用圖Ⅰ裝置來進行實驗,使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應:AlN+NaOH+H2O====NaAlO2+NH3↑,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(zhì)量分數(shù),并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實驗中導管體積忽略不計)。

(1)實驗有關操作為:

A.往錐形瓶中放入適量的AlN樣品        b.從分液漏斗往錐形瓶中加入過量的濃NaOH

c.檢驗裝置的氣密性                     d.測定收集到水的體積

正確的操作順序為___________________________。

(2)本實驗中檢查裝置氣密性的方法是__________________。

(3)廣口瓶中的試劑X應選用_________(填選項的編號)。

A.汽油              B.酒精                C.植物油                D.CCl4

(4)廣口瓶內(nèi)的液體沒有裝滿(上方留有少量空間),實驗測得NH3的體積將_________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(5)實驗結束后,若觀察到錐形瓶中還有固體,則樣品中含有的雜質(zhì)是_________。

(6)若實驗中測得樣品的質(zhì)量為wg,氨氣的體積為a L(標況下),則樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為_________(AlN的式量為41)。

(7)有人改用圖Ⅱ裝置進行同樣實驗,通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中A1N的質(zhì)量分數(shù)。你認為是否可行?_________(填“可行”或“不可行”)。原因是_________,改進的方法為_________(若認為“可行”,此空格不需回答)。

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科目:高中化學 來源: 題型:

氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料,廣泛應用于集成電路生產(chǎn)領域。某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì),現(xiàn)用圖Ⅰ裝置進行檢驗,使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑,根據(jù)反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù),并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實驗中導管體積忽略不計)。

(1)實驗有關操作為:a.往錐形瓶中放入適量的AlN樣品;b.從分液漏斗往錐形瓶中加入過量的濃NaOH;c.檢查裝置的氣密性;d.測定收集到水的體積。正確的操作順序為_____________。

(2)本試驗中檢查裝置氣密性的方法是______________。

(3)廣口瓶中的試劑X可選用___________(填選項序號)。

A.汽油            B.酒精         C.植物油             D.四氯化碳

(4)廣口瓶的液體沒有裝滿(上方留有少量空間),實驗測得NH3的體積將____________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(5)實驗結束后,若觀察到錐形瓶中還有固體,則樣品中含有的雜質(zhì)是__________________。

(6)若實驗中測得樣品的質(zhì)量為w g,氨氣的體積為a L(標準狀況),則樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為_______________(AlN的相對分子質(zhì)量為41)。

(7)有人改用圖Ⅱ裝置進行同樣的實驗,通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)。你認為是否可行____________(填“可行”或“不可行”),原因是_________________,改進的方法是___________________________________________________________________。

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

超細氮化鋁粉末被廣泛應用于大規(guī)模集成電路生產(chǎn)領域。其制取原理為:

Al2O3+3C+N22AlN+3CO

氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料,廣泛應用于集成電路生產(chǎn)領域。

(1)根據(jù)氮化鋁的制取原理,推測某氮化鋁中所含雜質(zhì)可能是__________(有幾種就寫幾種)。

(2)某同學現(xiàn)用圖Ⅰ中的一些裝置來測定氮化鋁的質(zhì)量分數(shù),使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應生成NaAlO2,并放出氨氣。根據(jù)反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù),并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實驗中導管體積忽略不計)

圖5-2

①寫出氧化鋁與NaOH溶液反應的化學方程式:______________________________。

②本試驗中檢查圖I中裝置氣密性的方法是_________________________________。

③廣口瓶中的試劑X最好選用___________(填選項的標號)

A.苯            B.酒精         C.植物油          D.CCl4

④廣口瓶的液體沒有裝滿(上方留有少量空間),實驗測得NH3的體積將___________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)

⑤若實驗中測得樣品的質(zhì)量為10.0g,氨氣的體積為3.36L(標準狀況),則樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為___________。

⑥實驗結束后,若觀察到錐形瓶中還有固體,則樣品中的雜質(zhì)含___________,為了測定是否還有其他雜質(zhì),則還需要哪些簡單數(shù)據(jù):___________。

⑦該同學實驗方案,可能因氣體體積測量不準,導致誤差較大。有人建議改用圖5-2Ⅱ中乙、丙兩個裝置中的一種(在通風櫥內(nèi)進行),只需進行簡單而又必要的數(shù)據(jù)測定,可比較準確地確定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)。較合理的裝置是:___________(填代號)。

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