Question

氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有趾Al₂O₃杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案。（已知：AlN+NaOH+H₂O＝NaAlO₂＋NH₃↑）

【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。

（1）上图C装置中球形干燥管的作用是______________。

（2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先____________,再加入实验药品。接下来的实验操作是______________,打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K₁，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是______________。

（3）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见___________。

【方案2】用右图装置测定m g样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去)。

(

（4）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是_________________________。

a．CCl₄          b．H₂O     c．NH₄Cl溶液    d．

（5）若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况)，则AIN的质量分数__。

【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度：

（6）步骤②生成沉淀的离子方程式为___________________。

（7）若在步骤③中未洗涤，测定结果将__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

Answer

（1）防倒吸 （2）检查装置气密性；关闭K1，打开K2；把装置中残留的氨气全部赶入C装置

（3）C装置出口处连接一个干燥装置 （4）ad （5）

（6）AlO2－＋CO2＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓ （6）偏高

【解析】

试题分析：（1）由于反应中生成的氨气极易溶于水，直接通入水中容易引起液体倒流，所以上图C装置中球形干燥管的作用是放倒吸。

（2）该装置中有气体产生，所以组装好实验装置，首先要检查装置的气密性；由于K1与空气相连，所以接下来的实验操作是关闭K1，打开K2,打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。由于装置中还残留的氨气，而实验中还需要通过浓硫酸测量氨气的质量，所以通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置。

（3）由于C装置的出口与大气相连，而空气中的水蒸气也能被浓硫酸稀释，从而产生误差，因此改进的措施是C装置出口处连接一个干燥装置。

（4）由于氨气是碱性气体，极易溶于水，所以量气装置中的X液体可以是四氯化碳或苯，答案选ad。

（5）Vml气体是氨气，在标准状况下物质的量是mol，改进氮原子守恒可知，AlN的物质的量也是mol，质量是mol×41g/mol＝g，则质量分数是。

（6）氮化铝溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸钠，然后通入过量CO2生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，所以步骤②生成沉淀的离子方程式为AlO2－＋CO2＋2H2O＝HCO3－＋Al(OH)3↓。

（7）若在步骤③中未洗涤，则沉淀质量增加，因此氮化铝的质量增加，从而导致测定结果将偏高。

考点：考查物质纯度测定实验方案设计与评价