Question

【题目】工业制得的氮化铝（AlN）产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计如下实验分别测定氮化铝（AlN）样品中AlN和Al4C3的质量分数（忽略NH3在强碱性溶液中的溶解）。

（1）实验原理：

①Al4C3与硫酸反应可生成CH4；

②AIN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式：__________________________________________________________________

（2）实验装置（如图所示，量气管为碱式滴定管改装）

连好装置后，首先应进行的操作是_____________________________________ 。

（3）实验过程：称得装置D的初始质量为y g；称取x g AlN样品置于装置B锥形瓶中，各装置中加入相应药品，重新连好装置；读取量气管的初始读数为a mL(量气装置左右液面相平)。

①欲首先测量Al4C3质量分数的有关数据，对K1、K2、K3三个活塞的操作是关闭活塞_______，打开活塞______。

②若无恒压管，对所测气体体积的影响是_______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

③量气管中液面不再发生变化，说明反应已经结束。读取读数之前，应对量气管进行的操作为 ______________________________________ ；若量气管中的液面高于右侧球形容器中的液面，所测气体的体积_________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

④记录滴定管的读数为b mL（已知：该实验条件下的气体摩尔体积为Vm L· mol－1），则Al4C3的质量分数为___________（用可能含a、b、x、y、Vm的代数式表示）。

⑤测量AlN质量分数的数据：首先关闭活塞K1，打开活塞K3，通过分液漏斗加入过量NaOH溶液，与装置B瓶内物质充分反应；反应完成后，___________________________（填该步应进行的操作），最后称得装置D的质量为z g。

Answer 1

【答案】AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑ 检查装置的气密性 K2、K3 K1 偏大 调整量气管高度，使左右两边液面相平 偏小 打开K2，通入一段时间空气

【解析】

本题是一道综合题，主要考察无机实验以及化学反应动力学，根据题意是要通过测量生成的气体的量来求样品的纯度，据此来作答，难度一般。

（1）中的铝元素是+3价的，因此在碱性环境中会转化为，加上题干信息可知还有一种产物是氨气，据此写出方程式即可： ；

（2）在进行涉及到气体的实验时，组装好仪器后一定要先检查气密性再开始实验，否则会造成实验结果不准甚至实验失败；

（3）①根据题意，若要知道的质量分数，我们要测出与硫酸反应生成的体积，测体积需要使用装置A中的量气管，因此我们要先打开K1，关闭K2、K3，让生成的大部分进入量气管中；

②分液漏斗上的恒压管起到平衡压强的作用，若无恒压管，滴入B中的酸液会将B中的空气“赶”入量气管，导致所测气体的体积偏大；

③在读取读数前一定要先调整量气管高度，使左右两边液面相平，这是操作量气管时的基本要求；若量气管中液面高于右侧球形容器中的液面，也就是说右侧的压强更大，有部分待测气体尚未进入左侧量气管，导致测得气体体积偏小；

④实验中产生的甲烷体积一共是mL，在实验条件下为mol甲烷，由方程式可知和的化学计量数之比为3:1，则原样品中有mol ，的摩尔质量为144g/mol，因此原样品中有g，则的质量分数为，化简后为；

⑤K2的作用在于：反应结束后仍会有少量氨气残留在装置B内，我们可以从K2处外接空气泵，通入空气将装置B内的氨气“赶”入装置D中，确保所有的氨气都被D吸收，因此我们要做的是：打开K2，通入一段时间的空气。