Question

氮化鋁（AlN）是一種新型無機材料，廣泛應用與集成電路生產領域．某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，現用圖Ⅰ中的一些裝置來進行檢驗，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，根據反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質量分數，并根據實驗現象來確定雜質的成分（實驗中導管體積忽略不計）．

（1）實驗有關操作為：a、往燒瓶中放入適量的AlN樣品；b、從分液漏斗往燒瓶中加入過量的濃NaOH；c、檢驗裝置的氣密性；d、測定收集到水的體積．正確的操作順序為

 

．
（2）本試驗中檢查裝置氣密性的方法是

 

．
（3）廣口瓶中的試劑X可選用

 

（填選項的標號）．
A．濃氫氧化鈉溶液　　B．酒精　　　C．植物油　　　D．CCl₄
（4）廣口瓶中液體未裝滿，測得NH₃的體積將

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（5）實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質是

 

．
（6）若樣品的質量為w g，氨氣的體積為a L（標準狀況），AlN的質量分數為

 

．

Answer 1

分析：（1）制取氣體時，為防止裝置漏氣應在連接裝置后立即進行裝置氣密性檢查，確定裝置不漏氣后，本著先加固體后加液體的原則加入藥品；最后進行氣體的收集與測量；
（2）關閉分液漏斗的活塞，裝置內形成封閉環境，如果對裝置進行加熱，裝置內氣體受熱體積變大，若氣密性良好，就會觀察到廣口瓶中右側導管水柱上升，恒溫時水柱并不回落；
（3）產生的氨氣極易溶于水，為防止氨氣溶于水需要把氣體與水隔離，因此應選擇不能與氨氣產生作用的液體作為隔離液；選用的試劑應是和水不互溶，且密度大于水的；
（4）本次實驗的目的在于測定產生氣體的體積而不是收集純凈的氣體，因此，廣口瓶內的原有氣體不在測量范圍內；
（5）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，說明固體不溶于氫氧化鈉溶液；
（6）計算出氨氣的體積為aL的物質的量，再根據方程式計算出AlN的物質的量，進而計算AlN的質量，利用質量分數的定義計算樣品中AIN的質量分數．

解答：解：（1）應先進行裝置氣密性檢驗，然后依次加入固體藥品、液體藥品，最后進行氣體排出水的測量，確定產生氣體體積；
故答案為：c、a、b、d；
（2）通過微熱或用手握熱使裝置內氣體使氣體體積變大，如果裝置漏氣則不會觀察到裝置內有明顯變化；如果氣密性良好，廣口瓶中右側導管水柱上升，松手后水柱回落；
故答案為：關閉分液漏斗活塞，用水緊握握熱錐形瓶，廣口瓶中右側導管水柱上升，松手后水柱回落，證明氣密性好；
（3）濃氫氧化鈉溶液與水互溶，不能起到隔離作用．酒精易揮發，揮發出來的氣體對實驗有影響，同時由于酒精易溶于水，也不能達到隔離的目的；CCl4密度大于水，不能起到隔離作用．而植物油既不溶于水，密度小于水也不易揮發，可以把氨氣與水進行隔離；
故答案為：C；
（4）本次實驗的目的在于測定產生氣體的體積而不是收集純凈的氣體，因此，廣口瓶內的原有氣體不在測量內，不會對測量結果產生影響；
故答案為：無影響；
（5）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，說明固體不溶于氫氧化鈉溶液，所以雜質是碳；
故答案為：碳、
（6）氨氣的體積為aL（標況下）的物質的量為

aL

22.4L/mol

=

a

22.4

mol，由方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑可知，樣品中AlN的物質的量為=

a

22.4

mol，所以AlN的質量為

a

22.4

mol×41g/mol=

41a

22.4

g，樣品中AIN的質量分數為

41a 22.4 g

wg

×100%=

4100a

22.4w

%．
故答案為：

4100a

22.4w

%．

點評：本題考查對實驗原理的理解與實驗操作評價、物質含量測定、化學計算等，難度中等，理解實驗原理是關鍵，是對所學知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，學習中全面把握基礎知識．