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）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。

（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．苯

（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                     。

Answer

（1）防止倒吸；

（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）×100%；

（6）CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓。

【解析】

试题分析：（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，故答案为：防止倒吸；

（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，故答案为：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）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，故答案为：C装置出口处连接一个干燥装置；

（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%，故答案为：×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↓，故答案为：CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al（OH）3↓。

考点：考查了物质性质的探究实验设计的相关知识。