Question

工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。

（1）实验原理        

①Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄；

②AlN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式      。

（2）实验装置(如图所示)

（3）实验过程

①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。

②称取xg AlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞     ，打开活塞      ，通过分液漏斗加入稀硫酸，与烧瓶内物质充分反应。

③待反应进行完全后，关闭活塞     ，打开活塞     ，通过分液漏斗加入过量     (填化学式)，与烧瓶内物质充分反应。

④                                                  (填入该步应进行的操作)。

⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。

（4）数据分析

①AlN的质量分数为           。

②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积      (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

③Al₄C₃的质量分数为          。(该实验条件下的气体摩尔体积为V_m)。

Answer

（1）AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑（2分）

（3）②K2、K3 （1分），K1（1分）③K1（1分），K3（1分），NaOH（1分）④打开K2， 通入空气一段时间（2分）

（4）①×100%（2分）②偏小（2分）③×100%（2分）

【解析】

试题分析：（1）AlN溶于强碱生成氨气，而Al3+则转化为NaAlO2则有方程AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑（3）实验原理为Al4C3与硫酸反应生成CH4，AlN溶于强酸产生铵盐，气体向左测定出甲烷的体积，即可计算出Al4C3的质量分数，然后加入强碱与铵盐反应产生氨气，气体向右测定出D装置增重的质量，可计算出AlN的质量分数。通入空气，使反应产生的氨气全部被浓硫酸吸收。（4）m(NH3)=z-y，m(AlN)= ,质量分数为×100%，若读数时，左高右低，压强大于外界压强，体积偏小，V(CH4)=a-b，m(Al4C3)=，质量分数为×100%

考点：考查物质性质，基本实验原理、操作、物质的量计算