Question

氮化鋁（AlN）是一種新型無(wú)機(jī)材料，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域．某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì)，現(xiàn)用圖Ⅰ中的一些裝置來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應(yīng)AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來(lái)測(cè)定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)確定雜質(zhì)的成分（實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì)）已知：NH₃非常容易溶于水，氧化鋁易溶于NaOH溶液．
（1）實(shí)驗(yàn)有關(guān)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(guò)量的濃NaOH；c、檢驗(yàn)裝置的氣密性；d、測(cè)定收集到水的體積．正確的操作順序?yàn)?!--BA-->

cabd

．
（2）本試驗(yàn)中檢查裝置氣密性的方法是

關(guān)閉分液漏斗開(kāi)關(guān)，將導(dǎo)管一端浸入水中，用手緊握錐形瓶外壁，如果導(dǎo)管口有氣泡冒出，說(shuō)明氣密性良好，否則裝置漏氣．

．
（3）廣口瓶中的試劑X可選用

B

（填選項(xiàng)的標(biāo)號(hào)）．
A  酒精       B  植物油
（4）廣口瓶的液體沒(méi)有裝滿(mǎn)（上方留有少量空間），實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH₃的體積將

不變

（填偏大、偏小或不變）．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若觀(guān)察到錐形瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質(zhì)是

碳

．
（6）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得樣品的質(zhì)量為wg，氨氣的體積為aL（標(biāo)況下），則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

4100a

22.4w

%

（AlN的相對(duì)分子質(zhì)量為41，每22.4L氨氣質(zhì)量為17g）．
（7）有人改用圖Ⅱ裝置進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定燒杯中硫酸的增重來(lái)確定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．你認(rèn)為是否可行？

不可行

（填入“可行”、“不可行”）．原因是

會(huì)使液體沿著導(dǎo)管倒吸入錐形瓶?jī)?nèi)

，改進(jìn)的方法為

在導(dǎo)管末端接一倒置的漏斗

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)制取氣體的一般實(shí)驗(yàn)步驟考慮；（2）只要先將裝置密封再利用熱脹冷縮原理進(jìn)行氣密性驗(yàn)證；（3）根據(jù)廣口瓶中的試劑X的作用考慮；（4）根據(jù)反應(yīng)前后廣口瓶的上方留有的少量空間填充氣體變化考慮；（5）根據(jù)雜質(zhì)是否與氫氧化鈉溶液反應(yīng)考慮；（6）先根據(jù)每22.4L氨氣質(zhì)量為17g，計(jì)算出氨氣的體積為aL的質(zhì)量，再根據(jù)方程式計(jì)算出AlN的質(zhì)量，再除以wg乘以百分之百；（7）根據(jù)氨氣極易溶于硫酸，會(huì)使導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)減小，使液體倒吸考慮，只要改進(jìn)后能防止液體倒吸即可．

解答：解：（1）制取氣體時(shí)首先要檢查裝置氣密性，再裝藥品，先裝固體，再裝液體，最后用排水法測(cè)氨氣的體積；
（2）關(guān)閉分液漏斗開(kāi)關(guān)，使裝置處于密閉體系，將導(dǎo)管一端浸入水中，用手緊握錐形瓶外壁，由于熱脹冷縮，錐形瓶?jī)?nèi)氣體受熱膨脹，如果導(dǎo)管口有氣泡冒出，說(shuō)明氣密性良好，否則裝置漏氣；
（3）廣口瓶中的試劑X的作用是將氨氣與水隔開(kāi)，因?yàn)榘睔鈽O易溶于水，由于酒精能以任意比例與水互溶，所以不能用酒精，要用植物油將氨氣與水隔開(kāi)，水不溶于油；
（4）反應(yīng)前廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是空氣，反應(yīng)后廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是氨氣，氨氣代替了開(kāi)始的空氣，把最后空間中沖入的氨氣當(dāng)成開(kāi)始時(shí)的空氣即可，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響；
（5）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì)，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若觀(guān)察到錐形瓶中還有固體，說(shuō)明固體不溶于氫氧化鈉溶液，所以雜質(zhì)是碳；
（6）根據(jù)每22.4L氨氣質(zhì)量為17g，計(jì)算出氨氣的體積為aL的質(zhì)量：

17a

22.4

，設(shè)生成這些氨氣，需要參加反應(yīng)的氮化鋁質(zhì)量為X則：
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41                  17
X                  

17a

22.4

  根據(jù)：

41

17

=

X

17a 22.4

解得X=

41a

22.4

，所以樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

41a

22.4w

×100%=

4100a

22.4w

%；
（7）氨氣極易溶于硫酸，會(huì)使導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)迅速減小，使液體倒吸入導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)入錐形瓶，在導(dǎo)管末端接一倒置的漏斗，不會(huì)引起液體倒吸．
故答案為：（1）cabd；（2）關(guān)閉分液漏斗開(kāi)關(guān)，將導(dǎo)管一端浸入水中，用手緊握錐形瓶外壁，如果導(dǎo)管口有氣泡冒出，說(shuō)明氣密性良好，否則裝置漏氣；（3）B；（4）不變；（5）碳；（6）

4100a

22.4w

%；（7）不可行；會(huì)使液體沿著導(dǎo)管倒吸入錐形瓶?jī)?nèi)；在導(dǎo)管末端接一倒置的漏斗．

點(diǎn)評(píng)：解答本題要知道制取氣體的一般步驟，知道用排水法測(cè)定氣體體積的方法，由于氨氣極易溶于水，要用植物油將氨氣與水分開(kāi)；知道代入方程式計(jì)算的數(shù)值只能是質(zhì)量，必須把體積換算成質(zhì)量再進(jìn)行列比例式計(jì)算．