Question

【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(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(忽略NH3在強(qiáng)堿性溶液中的溶解)。

（1）實(shí)驗(yàn)原理 ①Al4C3與硫酸反應(yīng)可生成CH4;

②AlN溶于強(qiáng)酸產(chǎn)生銨鹽,溶于強(qiáng)堿生成氨氣,請(qǐng)寫(xiě)出AlN與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置(如下圖所示)

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程

①連接實(shí)驗(yàn)裝置,檢驗(yàn)裝置的氣密性。稱(chēng)得D裝置的質(zhì)量為y g,滴定管的讀數(shù)為a mL。

②稱(chēng)取x g AlN樣品置于錐形瓶中;塞好膠塞,關(guān)閉活塞K2、K3,打開(kāi)活塞K1,通過(guò)分液漏斗加入稀硫酸,與燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)，記錄滴定管的讀數(shù)為b mL。

③待反應(yīng)進(jìn)行完全后,關(guān)閉活塞 ,打開(kāi)活塞 ,通過(guò)分液漏斗加入過(guò)量NaOH溶液,與燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。

④ (填入該步應(yīng)進(jìn)行的操作)，稱(chēng)得D裝置的質(zhì)量為z g。

（4）數(shù)據(jù)分析：①AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

②若讀取滴定管中氣體的體積時(shí),液面左高右低,則所測(cè)氣體的體積 (填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。

③Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 (假設(shè)該實(shí)驗(yàn)條件下的氣體摩爾體積為Vm mol/L)。

Answer 1

【答案】（1）AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑

（3）③K1，K3；④打開(kāi)K2，通入空氣一段時(shí)間（或通氮?dú)猓?/span>

（4）① [41(z-y)/17x ]×100%；②偏��；

③ [71(b-a)/1500xVm ] ×100%或[71(b-a)/15 xVm ] %

【解析】

試題分析：從實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟上看，本實(shí)驗(yàn)的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應(yīng)，量取生成的甲烷氣體，從而可測(cè)得Al4C3的百分含量；用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱(chēng)量其質(zhì)量，從而求得AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

（1）根據(jù)題目信息：AlN溶于強(qiáng)堿溶液時(shí)會(huì)生成NH3，化學(xué)方程式為：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑。

（3）③用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱(chēng)量其質(zhì)量，故應(yīng)關(guān)閉活塞K1，打開(kāi)活塞K3。故答案為：K1；K3；NaOH；

④裝置中殘留部分氨氣，打開(kāi)K2，通入空氣一段時(shí)間，排盡裝置的氨氣，被裝置D完全 吸收，防止測(cè)定的氨氣的質(zhì)量偏小。故答案為：打開(kāi)K2，通入空氣一段時(shí)間；

（4）①氨氣的質(zhì)量為(z-y)g，物質(zhì)的量為(z-y)/17mol，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(z-y)/17mol×41g/mol=41(z-y)/17g，故AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為[41(z-y)/17x ]×100%。故答案為：[41(z-y)/17x ]×100%；

②讀取滴定管中氣體的體積時(shí)，液面左高右低，氣體的壓強(qiáng)大于大氣壓，測(cè)定氣體甲烷的體積偏小。故答案為：偏��；

③甲烷的體積為(b-a)L，物質(zhì)的量為[(b-a)×10-3]/Vmmol，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1/3×[(b-a)×10-3]/Vmmol×144g/mol=[71(b-a)/1500xVm ] ×100%或 [71(b-a)/15 xVm ] %。故答案為：[71(b-a)/1500xVm ] ×100%或 [71(b-a)/15 xVm ] %。