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与过量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样品置于装置B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，与装置B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)，与装置B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(已知：该实验条件下的气体摩尔体积为V_m L•mol^﹣1)

①Al₄C₃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”)．

③AlN的质量分数为              。

Answer

（1）AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；（3）②K2、K3； K1；③K1；K3；NaOH；④打开K2，通入空气一段时间；（4）①×100%；②偏小；③×100%；

【解析】

试题分析：从实验装置和实验步骤上看，本实验的原理是用足量硫酸与样品中Al4C3完全反应，量取生成的甲烷气体，从而可测得Al4C3的百分含量；用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应，充分吸收生成的氨气，并称量其质量，从而求得AlN的质量分数；

（1）根据题目信息：AlN溶于强碱溶液时会生成NH3，化学方程式为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，故答案为：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；

（3）②通过分液漏斗加入稀硫酸，硫酸与样品中Al4C3完全反应，量取生成的甲烷气体，从而测得Al4C3的百分含量，故应关闭活塞K2、K3，打开活塞 K1，故答案为：K2、K3； K1；

③用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应，充分吸收生成的氨气，并称量其质量，故应关闭活塞K1，打开活塞K3，故答案为：K1；K3；NaOH；

④装置中残留部分氨气，打开K2，通入空气一段时间，排尽装置的氨气，被装置D完全吸收，防止测定的氨气的质量偏小，故答案为：打开K2，通入空气一段时间；

（4）①甲烷的体积为(a﹣b)mL，物质的量为mol，根据碳原子的守恒，Al4C3的物质的量等于甲烷的物质的量的三分之一，所以Al4C3的质量为×mol×144g/mol=g，Al4C3的质量分数为×100%，故答案为：×100%；

②读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，气体的压强大于大气压，测定气体甲烷的体积偏小，故答案为：偏小；

③氨气的质量为(z﹣y)g，物质的量为mol，根据氮原子的守恒，氨气的物质的量等于AlN的物质的量，所以AlN的质量为mol×41g/mol=g，故AlN的质量分数为×100%=×100%，故答案为：×100%。

考点：考查了物质的组成和含量测定的相关知识。