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，为侧定AlN的含量．设计如下三种实验方案。

己知：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑

【方案1】取一定量母的样品，用图1装置测量样品中AlN的纯度（夹持装置已略去）。

（1）如图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】用如图2装置测定mg样品中A1N的纯度（部分夹持装置已略去）。

（4）导管a的主要作用是__________。

（5）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是__________（填选项序号）。

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

（6）若mg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__________(用含m、V的数学表达式表示)。

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）保持气压恒定，使NaOH浓溶液容易流下

（5）ad （6）×100%

【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防止倒吸。

（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吸收，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）导管a连接着分液漏斗的上、下端，所以导管a的主要作用是保持气压恒定，使NaOH浓溶液容易流下。

（5）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。

（6）VmL气体是氨气，在标准状况下物质的量是V/22400 mol，根据氮原子守恒可知，AlN的物质的量也是V/22400 mol，质量是V/22400mol×41g/mol＝41V/22400g，则质量分数是×100%。

【考点定位】考查物质纯度测定实验方案设计与评价。

【名师点睛】本题考查物质性质的探究实验设计和实验分析判断，实验基本操作和物质性质的掌握是关键。①根据装置和仪器作用分析，氨气是和浓硫酸能发生反应的气体，易发生倒吸，仪器作用是防止倒吸的作用；②组装好实验装置，依据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，反应生成氨气后，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判断；⑤依据化学方程式定量关系计算得到。