Question

2．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．某同學設計了如下實驗分別測定氮化鋁（AlN）樣品中AlN和Al₄C₃的質量分數(shù)（忽略NH₃在強堿性溶液中的溶解）．
（1）實驗原理：①Al₄C₃與硫酸反應可生成CH₄．②AlN溶于強酸產(chǎn)生銨鹽，溶于強堿生成氨氣，請寫出AlN與過量NaOH溶液反應的化學方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．
（2）實驗裝置（如圖所示）：

（3）實驗過程：
①連接實驗裝置，檢驗裝置的氣密性．稱得D裝置的質量為yg，滴定管的讀數(shù)為amL．
②稱取xgAlN樣品置于裝置B瓶中；塞好膠塞，關閉活塞K₂、K₃，打開活塞K₁，通過分液漏斗加入稀硫酸，與裝置B瓶內(nèi)物質充分反應．記錄滴定管的讀數(shù)為bmL．
③待反應進行完全后，關閉活塞K₁，打開活塞K₃，通過分液漏斗加入過量NaOH溶液，與裝置B瓶內(nèi)物質充分反應．
④打開活塞K₂，通入空氣一段時間（填入該步應進行的操作）．
⑤稱得D裝置的質量為zg．
（4）數(shù)據(jù)分析：
①若Al₄C₃反應后讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，則所測得Al₄C₃的質量分數(shù)將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“無影響”）．
②AlN的質量分數(shù)為$\frac{41（z-y）}{17x}$×100%．

Answer 1

分析 用足量硫酸與樣品中Al₄C₃完全反應，量取生成的甲烷氣體，從而可測得Al₄C₃的百分含量；用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應，充分吸收生成的氨氣，并稱量其質量，從而求得AlN的質量分數(shù)，
（1）AlN溶于強堿溶液時會生成NH₃；
（3）裝置中殘留部分氨氣，打開K₂，通入空氣一段時間，排盡裝置的氨氣，被裝置D完全吸收；
（4）①讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，氣體的壓強大于大氣壓，測定氣體甲烷的體積偏小；
②根據(jù)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)．

解答 解：（1）根據(jù)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：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
（3）④裝置中殘留部分氨氣，打開K₂，通入空氣一段時間，排盡裝置的氨氣，被裝置D完全吸收，防止測定的氨氣的質量偏小，
故答案為：通入空氣一段時間；
（4）①讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，氣體的壓強大于大氣壓，測定氣體甲烷的體積偏小，故答案為：偏�。�
 ②氨氣的質量為（z-y）g，物質的量為$\frac{z-y}{17}$mol，根據(jù)氮原子的守恒，氨氣的物質的量等于AlN的物質的量，所以AlN的質量為$\frac{z-y}{17}$mol×41g/mol=$\frac{41（z-y）}{17}$g，故AlN的質量分數(shù)為$\frac{\frac{41（z-y）}{17}}{x}$×100%=$\frac{41（z-y）}{17x}$×100%，故答案為：$\frac{41（z-y）}{17x}$×100%．

點評 本題考查物質含量的測定，為高考常見題型，題目涉及對實驗原理與操作步驟的理解、化學計算、物質組成的測定等，難度較大，是對所需知識的綜合運用，需要學生具有扎實的基礎知識與分析問題、解決問題的能力，理解實驗原理是解答的關鍵．