Question

10．氮化鋁（AlN）是一種新型無機非金屬材料．某AlN樣品僅含有Al₂O₃雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設計如下2種實驗方案．（已知：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑）
方案一 取一定量的樣品，用圖1裝置測定樣品中AlN的純度（夾持裝置已略去）．

（1）裝置圖中，球形干燥管的作用是防止倒吸．
（2）完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實驗藥品．接下來的實驗操作是：關閉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．然后打開K₁，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質(zhì)量變化．通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置．
（3）由于左裝置存在缺陷，導致測定結果偏高．請?zhí)岢龈倪M意見C裝置出口處連接一個干燥裝置．
方案二 用圖2裝置測定m g樣品中AlN的純度（部分夾持裝置已略去）．
（4）寫出該樣品與NaOH溶液反應的離子方程式AlN+OH^-+H₂O=AlO₂^-+NH₃↑
（5）為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是ad．
a．CCl₄        b．H₂O       c．NH₄Cl溶液       d．
（6）若m g樣品完全反應，測得生成氣體的體積為VmL（已轉(zhuǎn)換為標準狀況）．則AlN的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{41V×10{\;}^{-3}}{22.4m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）氨氣是和濃硫酸能發(fā)生反應的氣體，易發(fā)生倒吸；
（2）組裝好實驗裝置，依據(jù)原理可知氣體制備需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品．接下來的實驗操作是關閉K₁，打開K₂，反應生成氨氣后衛(wèi)把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準確測定裝置C的增重計算；
（3）裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進入裝置C，使測定結果偏高，需要連接一個盛堿石灰干燥管；
（4）根據(jù)元素守恒可知，氮化鋁與NaOH溶液反應生成氨氣和偏鋁酸鈉；
（5）氨氣極易溶于水，量氣裝置中的X液體不能與氨氣反應，不能使氨氣溶解；
（6）依據(jù)AIN+NaOH+H₂O═NaAIO₂+NH₃↑在定量關系計算．

解答 解：（1）氨氣是與濃硫酸能發(fā)生反應的氣體，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）組裝好實驗裝置，需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品．接下來的實驗操作是關閉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，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質(zhì)量變化．通入氮氣的目的是，反應生成氨氣后衛(wèi)把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準確測定裝置C的增重計算，
故答案為：檢查裝置氣密性；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入裝置C，使測定結果偏高，需要連接一個盛堿石灰干燥管，
故答案為：C裝置出口處連接一個干燥裝置；
（4）根據(jù)元素守恒可知，氮化鋁與NaOH溶液反應生成氨氣和偏鋁酸鈉，反應的離子方程式為AlN+OH^-+H₂O=AlO₂^-+NH₃↑，
故答案為：AlN+OH^-+H₂O=AlO₂^-+NH₃↑；
（5）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；
（6）若m g樣品完全反應，測得生成氣體的體積為V mL（已轉(zhuǎn)換為標準狀況），
AlN+NaOH+H₂O═NaAIO₂+NH₃↑
41                  22.4L
m                   V×10^-3L
m=$\frac{41V×10{\;}^{-3}}{22.4}$g，則AlN的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{41V×10{\;}^{-3}}{22.4m}$×100%=$\frac{41V×10{\;}^{-3}}{22.4m}$×100%，
故答案為：$\frac{41V×10{\;}^{-3}}{22.4m}$×100%．

點評 本題考查了物質(zhì)含量的測定探究實驗設計和實驗分析判斷，把握實驗基本操作和物質(zhì)性質(zhì)是解題關鍵，題目難度中等，注意把握實驗原理以及各部操作的目的，側重于考查學生的實驗能力和計算能力．