Question

14．氮化鋁（AlN）是一種新型無機(jī)非金屬材料．
已知：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．
某AlN樣品僅含有Al₂O₃雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設(shè)計(jì)如下兩種實(shí)驗(yàn)方案．
[方案1]取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中AlN的純度（夾持儀器已略去）．

（1）如圖1C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸．
（2）完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實(shí)驗(yàn)藥品，打開K₁、K₂，通一段時(shí)間氮?dú)夂螅�稱量C裝置的質(zhì)量．接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁打開K₂，再打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液至不再產(chǎn)生氣體．然后打開K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，測定C裝置反應(yīng)后的質(zhì)量．通入氮?dú)獾哪康氖前蜒b置中殘留的氨氣全部趕入C裝置．
（3）由于裝置存在缺陷，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高，請?zhí)岢龈倪M(jìn)意見：C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置．
[方案2]用如圖2裝置測定m g樣品中AlN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AD（填字母）．
A．CCl₄B．H₂O C．NH₄Cl溶液D．
（5）量氣管讀數(shù)前，應(yīng)恢復(fù)到室溫后，上下調(diào)節(jié)量氣管使左右液面相平．
①若m g樣品完全反應(yīng)，測得生成氣體的體積為V mL（已轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況），則AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{41V}{22400m}$×100%．
②若將a處膠管用彈簧夾夾住，其他操作均同上，則最終測定的結(jié)果偏大． （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

Answer 1

分析 （1）氨氣是和濃硫酸能發(fā)生反應(yīng)的氣體，易發(fā)生倒吸；
（2）組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，依據(jù)原理可知?dú)怏w制備需要先檢查裝置氣密性，加入實(shí)驗(yàn)藥品．接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，打開K₂，反應(yīng)生成氨氣后衛(wèi)把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準(zhǔn)確測定裝置C的增重計(jì)算；
（3）裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進(jìn)入裝置C，使測定結(jié)果偏高，需要連接一個(gè)盛堿石灰干燥管；
（4）氨氣極易溶于水，量氣裝置中的X液體不能與氨氣反應(yīng)，不能使氨氣溶解；
（5）①依據(jù)AIN+NaOH+H₂O═NaAIO₂+NH₃↑在定量關(guān)系計(jì)算；
②如果將a處夾住，則滴加的液體體積也會(huì)排出一定量的液體，所以導(dǎo)致測得的氣體體積偏大．

解答 解：（1）氨氣是與濃硫酸能發(fā)生反應(yīng)的氣體，易發(fā)生倒吸，圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用，
故答案為：防止倒吸；
（2）組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，需要先檢查裝置氣密性，加入實(shí)驗(yàn)藥品．接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)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．打開K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化．通入氮?dú)獾哪康氖�，反�?yīng)生成氨氣后衛(wèi)把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準(zhǔn)確測定裝置C的增重計(jì)算，
故答案為：檢查裝置氣密性；關(guān)閉K₁打開K₂；把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；
（3）裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進(jìn)入裝置C，使測定結(jié)果偏高，需要連接一個(gè)盛堿石灰干燥管，
故答案為：C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置；
（4）A．CCl₄不能溶解氨氣，可以用排四氯化碳溶液的方法測定氨氣體積，故A正確；
B．氨氣極易溶于水，不能排水法測定，故B錯(cuò)誤；
C．氨氣極易溶于水，不能用排NH₄Cl溶液的方法測定氣體體積，故C錯(cuò)誤；
D．氨氣不溶于苯，可以利用排苯溶液，測定氨氣的體積，故D正確；
故答案為：AD；
（5）①若m g樣品完全反應(yīng)，測得生成氣體的體積為V mL（已轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況），
AlN+NaOH+H₂O═NaAIO₂+NH₃↑
41                  22.4L
m                   V×10^-3L
m=$\frac{41V×1{0}^{-3}}{22.4}$g，
則AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{41V×1{0}^{-3}}{22.4m}$×100%=$\frac{41V}{22400m}$×100%，
故答案為：$\frac{41V}{22400m}$×100%；
②如果將a處夾住，裝置內(nèi)壓強(qiáng)變化則滴加的液體體積也會(huì)排出一定量的液體，所以導(dǎo)致測得的氣體體積偏大，
故答案為：偏大．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)含量的測定探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析判斷，把握實(shí)驗(yàn)基本操作和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)原理以及各部操作的目的，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力．