Question

【題目】氮化鋁（AlN）是一種新型無機非金屬材料，其制取原理為：Al2O3+3C+N2 2AlN+3CO．在制取氮化鋁時由于反應不完全，產品中有氧化鋁和碳．為了分析某AlN樣品的組成，某實驗小組進行了如下探究．
（1）【實驗1】測定樣品中氮元素的質量分數．
取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中AlN的純度（夾持裝置已略去）．

已知：AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑
（i）如圖C裝置中球形干燥管的作用是 ．
（ii）完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先 ， 再加入實驗藥品．然后 ，
打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產生氣體．打開K1 ， 緩緩通入氮氣一段時間，測定C裝置反應前后的質量變化．通入氮氣的目的是 ．
（iii）若去掉裝置B，則導致測定結果偏高
（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．由于上述裝置還存在缺陷，導致測定結果偏高，請提出改進意見 ．
（2）【實驗2】按以下步驟測定樣品中鋁元素的質量分數．

（i）步驟②生成沉淀的離子方程式為 ．
（ii）操作③需要的玻璃儀器有 ．
（iii）過濾、洗滌
（iv）Al元素的質量分數為（用m1、m2表示）．

Answer 1

【答案】
（1）防倒吸；檢查裝置氣密性；關閉K1 ， 打開K2；把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；偏高；C裝置出口處連接一個干燥裝置
（2）CO2+AlO2﹣+2H2O=HCO3﹣+Al（OH）3↓；漏斗、玻璃棒和燒杯；
【解析】解：[實驗1]測定原理是通過測定A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑反應生成氨氣的質量來計算氮化鋁的含量，則A中發生的反應為A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，生成的氨氣被堿石灰干燥，然后將氨氣通入稀硫酸中被硫酸吸收生成硫酸銨，通入的氮氣能將生成的氨氣完全排出；（i）氨氣極易溶于水和稀硫酸，緩沖裝置能防止倒吸，導致的干燥管有緩沖作用，所以能防止倒吸，
所以答案是：防倒吸；（ii）有連接的裝置在使用前必須檢查裝置氣密性，所以該實驗之前必須檢驗裝置氣密性；然后加入藥品，將關閉K1 ， 打開K2同時打開分液漏斗的活塞，從而發生A中的反應；通入的氮氣能把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置，否則易導致測定結果偏小，
所以答案是：檢查裝置氣密性；關閉K1 ， 打開K2；把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；（iii）濃硫酸具有吸水性，能吸收氨氣中的水蒸氣，如果去掉裝置B，則氨氣中的水蒸氣被濃硫酸吸收而導致測定結果偏大；C裝置直接連接空氣，濃硫酸能吸收空氣中的水蒸氣而導致測定結果偏高，其改進措施為C裝置出口處連接一個干燥裝置，
所以答案是：偏高；C裝置出口處連接一個干燥裝置；
[實驗2]
測定原理是通過測定A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑反應生成氨氣的體積來計算氮化鋁的含量，樣品溶液過量NaOH溶液，發生反應A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，向濾液中通入過量二氧化碳，發生的反應為CO2+AlO2﹣+2H2O=HCO3﹣+Al（OH）3↓，然后過濾，得到的濾渣為Al（OH）3 ， 煅燒濾渣，發生反應 2Al（OH）3 Al2O3+3H2O，（i）偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為CO2+AlO2﹣+2H2O=HCO3﹣+Al（OH）3↓，
所以答案是：CO2+AlO2﹣+2H2O=HCO3﹣+Al（OH）3↓；（ii）過濾時需要的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒及燒杯，
所以答案是：漏斗、玻璃棒和燒杯；（iv）根據Al原子守恒得n（Al）=2n[Al2O3]，所以m（Al）= = g，則Al元素質量分數= ×100%= ，
所以答案是： ．