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）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，首先进行的操作是           ，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．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】用下图装置测定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AlN的质量分数是        ．

【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）防止倒吸；

（2）检查装置气密性，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）×100%；

（6）CO2+AlO2﹣+2H2O=HCO3﹣+Al（OH）3↓；（7）偏高．

【解析】（1）分析装置和仪器作用分析，氨气是与浓硫酸能发生反应的气体，易发生倒吸，图C装置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用

（2）组装好实验装置，原理可知气体制备需要先检查装置气密性，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．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，反应生成氨气后卫把装置中的气体全部赶入装置C被浓硫酸吸收，准确测定装置C的增重计算

（3）装置存在缺陷是空气中的水蒸气和二氧化碳也可以进入装置C，使测定结果偏高，需要连接一个盛碱石灰干燥管

（4）依据氨气极易溶于水的性质分析，为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是；

A．CCl4不能溶解氨气，可以用排四氯化碳溶液的方法测定氨气体积，故A正确；

B．氨气极易溶于水，不能排水法测定，故B错误；

C．氨气极易溶于水，不能用排NH4Cl溶液的方法测定气体体积，故C错误；

D．氨气不溶于苯，可以利用排苯溶液，测定氨气的体积，故D正确；

故选AD；

（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），

AIN+NaOH+H2O═NaAIO2+NH3↑

41 22.4L

m V×10﹣3L

m=

则AlN的质量分数=×100%=×100%

（6）步骤②生成的沉淀是氢氧化铝，是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成，反应的离子方程式为：CO2+AlO2﹣+2H2O=HCO3﹣+Al（OH）3↓

（7）若在步骤③中未洗涤，沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高，故答案为：偏高．

【点评】本题考查了物质性质的探究实验设计和实验分析判断，实验基本操作和我物质性质的掌握是关键，题目难度中等．