Question

氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料，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裝置進行檢驗，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應(yīng)AlN+NaOH+H₂ONaAlO₂+NH₃↑，根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)，并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實驗中導(dǎo)管體積忽略不計)。

(1)實驗有關(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量的濃NaOH；c.檢查裝置的氣密性；d.測定收集到水的體積。正確的操作順序為_____________。

(2)本試驗中檢查裝置氣密性的方法是______________。

(3)廣口瓶中的試劑X可選用___________(填選項序號)。

A.汽油            B.酒精         C.植物油             D.四氯化碳

(4)廣口瓶的液體沒有裝滿(上方留有少量空間)，實驗測得NH₃的體積將____________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(5)實驗結(jié)束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質(zhì)是__________________。

(6)若實驗中測得樣品的質(zhì)量為w g，氨氣的體積為a L(標準狀況)，則樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為_______________(AlN的相對分子質(zhì)量為41)。

(7)有人改用圖Ⅱ裝置進行同樣的實驗，通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)。你認為是否可行____________(填“可行”或“不可行”)，原因是_________________，改進的方法是___________________________________________________________________。

Answer 1

【解析】(1)正確的操作順序為c(檢查裝置的氣密性)→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量的濃NaOH)→d(測定收集到水的體積)。

(2)檢查裝置的氣密性，在本題中可以這樣操作：向量筒中加入適量的水，直至把導(dǎo)管的下端浸沒在水面下，關(guān)閉分液漏斗的活塞，微熱錐形瓶，如果能觀察到廣口瓶右邊的長導(dǎo)管中形成一段水柱，量筒內(nèi)的導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，說明裝置的氣密性良好。

(3)用排水法測定氣體的體積，通常只適用于難溶于水的氣體，本題中產(chǎn)生的NH₃是極易溶于水的，需要對裝置進行某方面的“特殊處理”(即在瓶內(nèi)的水面上加一層“保護膜”，防止NH₃直接與水接觸)。因為汽油易揮發(fā)，酒精易溶于水，四氯化碳密度比水大而沉于水底，植物油比水輕浮在水面上且不易揮發(fā)，選C。

(4)如果廣口瓶中的液體沒裝滿，上方空間有少量空氣，對實驗結(jié)果沒有影響，因為實驗原理是讓產(chǎn)生的氣體將廣口瓶中的水排出，最終是通過測量量筒里水的體積來確定氣體體積，如果廣口瓶內(nèi)上方空間預(yù)先有空氣，實驗結(jié)束后，裝置內(nèi)仍有氣體，同溫同壓下其氣體體積相同，實驗過程中排出水的體積不會受到影響。

(5)樣品中的AlN和Al₂O₃都能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂溶液，最終留下的固體是碳。

(6)根據(jù)關(guān)系式AlN—NH₃↑，可以直接求出樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)為：w（AlN）=×100%=%。

(7)不可行，因為NH₃極易被水(或硫酸)吸收產(chǎn)生液體倒吸現(xiàn)象(說明：如果燒杯中的硫酸溶液一旦倒吸進入左邊的錐形瓶內(nèi)，就不能再用測定燒杯中硫酸溶液增重的方法來測定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)了!)。最后一問，是一道開放性的設(shè)計，能充分考查學(xué)生的創(chuàng)新能力，只要原理正確，操作簡單，答案合理就行，例如，改進方法：在燒杯內(nèi)的導(dǎo)管末端連一個倒置的漏斗，使漏斗的邊緣剛好浸沒在硫酸中(或其他合理答案)。

【答案】(1)cabd  (2)向量筒中加入適量的水，直至把導(dǎo)管的下端浸沒在水面下，關(guān)閉分液漏斗的活塞，微熱錐形瓶，如果能觀察到廣口瓶右邊的長導(dǎo)管中形成一段水柱，量筒內(nèi)的導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，說明裝置的氣密性良好。(3)c  (4)不變  (5)碳  (6)％  (7)不可行，因為NH₃極易被水(或硫酸)吸收產(chǎn)生液體倒吸現(xiàn)象(說明：如果燒杯中的硫酸溶液一旦倒吸進入左邊的錐形瓶內(nèi)，就不能再用測定燒杯中硫酸溶液增重的方法來測定樣品中AlN的質(zhì)量分數(shù)了!)。改進方法：在燒杯內(nèi)的導(dǎo)管末端連一個倒置的漏斗，使漏斗的邊緣剛好浸沒在硫酸中(或其他合理答案)。