Question

新型陶瓷氮化鋁可用Al₂O₃高溫還原法制備：Al₂O₃+3C+N

高溫  .

 2AlN+3CO，用該法制得的產品中常含有少量雜質．某同學擬通過如圖所示實驗裝置測定產品中AlN的純度．已知：AlN溶于強堿溶液時會生成NH₃．
（1）從原料角度分析，AlN中的雜質可能是

 

，裝置A中產生氣體的化學方程式為

 

．
（2）裝置B中的試劑是

 

；裝置C中長頸漏斗的作用是

 

．
（3）充分反應后，需打開K通入一段時間N₂，其目的是

 

．
（4）下列針對該實驗的各項措施中，不能提高測定結果準確度的是

 

（填字母）．
a．在加入NaOH溶液之前，排凈裝置內的氧氣
b．滴加NaOH溶液不宜過快
c．取消B裝置
d．在C之后增添盛有堿石灰的干燥管
（5）實驗中準確稱取m g的樣品三份，進行三次測定，測得實驗前后裝置C平均增重n g，則樣品中AlN的純度為

 

．
（6）實驗證明，用上圖裝置測定的AlN純度偏高，原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）從原料用到的固體物質來分析；根據題目信息：AlN溶于強堿溶液時會生成NH₃來書寫方程式；
（2）氨氣的干燥用堿石灰，長頸漏斗可以防止倒吸；
（3）氨氣的生成量是實驗數(shù)據準確的關鍵，氮氣可以將氨氣全部排出以被硫酸吸收；，
（4）氨氣的生成量的準確測定是實驗數(shù)據準確的關鍵，根據實驗目的來選擇；
（5）根據氮原子的守恒，氨氣的物質的量等于AlN的物質的量，可求得AlN的質量分數(shù)；
（6）測定的AlN純度偏高，則氨氣的量偏高，根據試驗過程來分析即可．

解答：解：（1）從原料用到的固體物質有氧化鋁、碳單質以及氮化鋁，所以氮化鋁中的雜質只能是氧化鋁和碳，根據題目信息：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：氧化鋁和碳；AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
（2）氨氣的干燥用堿石灰，在裝置中，長頸漏斗可以防止倒吸，故答案為：堿石灰；防止倒吸；
（3）氨氣的生成量是實驗數(shù)據準確的關鍵，為保證生成的氨氣全部被排出并被硫酸吸收，故答案為：氮氣可以將氨氣全部排出以被硫酸吸收；
（4）a．裝置內的氧氣不會對氨氣的量產生影響，所以在加入NaOH溶液之前，排凈裝置內的氧氣，和試驗準確度無關，故a正確；
b．滴加NaOH溶液不宜過快，可以保證氮化鋁能和氫氧化鈉充分反應放出氨氣，氨氣的量和實驗的準確度有關，故b錯誤；
c．取消B裝置，被濃硫酸吸收的是氨氣以及水蒸氣，會使得結果偏高，影響結果準確度，故c正確；
d．在C之后增添盛有堿石灰的干燥管，可以防止空氣中的水蒸氣干擾，提高準確度，故d錯誤；
故選ac；
（5）實驗前后裝置C平均增重ng，即生成氨氣的質量是ng，氮原子的守恒，氨氣的物質的量等于AlN的物質的量，AlN的質量分數(shù)為：

n 17 mol×41g/mol

m

=

41n

17m

，故答案為：

41n

17m

；
（6）測定的AlN純度偏高，則氨氣的量測得值偏高，可能是裝置C中的濃硫酸吸收了空氣中的水蒸氣所致，故答案為：裝置C中的濃硫酸吸收了空氣中的水蒸氣．

點評：本題是一道關于物質的組成和含量測定知識的綜合考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．