Question

氮化铝(AlN）是一种新型无机非金属材料。某AlN 样品仅含有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l】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）图1 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，检查装置气密性，再加入实验药品。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。然后打开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）假设其他操作均正确，按照图1 装置将导致测定结果           （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。

【方案2】用图2 装置测定mg 样品中AlN 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 液体最好选择               。

a．CCl₄     b．H₂O     c．饱和NH₄Cl 溶液    d．浓硫酸

（5）若m g 样品完全反应，测得生成气体的体积为VmL(已转换为标准状况）。则AlN的质量分数是      （需化简）。

【方案3】按下列路径测定样品中AlN 的纯度：

（6）写出步骤反应的离子方程式           。

（7）该方案能否测出AlN 的纯度？（若能请用m1，m2 列出计算纯度的表达式）               。

Answer

（1）防倒吸 （2）把装置中残留的氨气全部排入C装置中 （3）偏高 （4）a （5）41V/22400m （6）AlN+OH-+H2O=AlO2-+NH3↑ Al2O3+2OH-=AlO2-+H2O （7）41（m2-m1）/10m1

【解析】

试题分析：（1）氨气是与浓硫酸能发生反应的气体，容易发生倒吸，图C装置中球形干燥管的作用是防倒吸。（2）通入氮气的目的是把装置中残留的反应生成的氨气全部排入C装置中被浓硫酸吸收，准确测定装置C的增重。（3）图1中空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C，使的定结果偏高。（4）a、四氯化碳不能溶解氨气，可以用排四氯化碳溶液的方法收集氨气并测定体积，正确；b、氨气极易溶于水，不能用排水法测定，错误；c、氨气极易溶于水，不能用氯化铵溶液，错误；d、氨气能和浓硫酸反应，错误。所以选a。 （5）根据氮原子守恒，氨气的物质的量就是氮化铝的物质的量，则氮化铝的物质的量为V/22400mol，则氮化铝的质量分数为=41V/22400m（6）从流程分析，氮化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氨气，离子方程式为：AlN+OH-+H2O=AlO2-+NH3↑ ；氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，离子方程式为： Al2O3+2OH-=AlO2-+H2O（7）根据反应分析，氮化铝和氧化铝最后都为氧化铝，所以固体增重就为氮化铝变氧化铝造成的，所以根据质量差值计算

2AlN ~ Al2O3 质量改变20

41×2 （m2-m1）

则氮化铝的质量为41（m2-m1）/10，则氮化铝的质量分数为 41（m2-m1）/10m1

考点：探究物质的组成和测量物质的含量