Question

氮化铝（AlN）是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域．某氮化铝样品中可能含有碳或氧化铝中的一种杂质，现用如图Ⅰ所示的装置来进行检验．使氮化铝样品和氢氧化钠溶液反应：
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑ 根据反应中所产生氨气的体积来测定样品的氮化铝的质量分数，并根据实验现象来确定杂质的成分（实验中导管体积忽略不计）

（1）实验有关操作：
A．往圆底烧瓶中放入AlN样品w g，并向广口瓶中加入水和X液体；
B．往圆底烧瓶中加入一定体积的过量的浓NaOH溶液；
C．检验装置的气密性；
D．读取收集到的水的体积；
正确的操作顺序为

 

．
（2）本实验中检验装置气密性的方法是

 

．
（3）广口瓶中的试剂X可选用

 

（填选项的标号）
A．丁烷     B．酒精      C．植物油      D．四氯化碳
其理由

 

．
（4）实验结束后，若观察到烧瓶中还有固体，则样品中含有的杂质是

 

．
（5）实验结束后，量筒中收集到水的体积为a L，若当时的实验条件为标准状况，则样品中AlN的质量分数为

 

（AlN的相对分子质量为41），这一测定结果比实际值偏低，你认为可能的原因是

 

．
（6）有人建议改用图Ⅱ装置进行同样实验，欲通过测定烧杯中硫酸的增重来确定样品AlN的质量分数．你认为这样的改进是否可行？

 

（填“可行”或“不可行”），理由是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）制取气体时，为防止装置漏气应在连接装置后立即进行装置气密性检查，确定装置不漏气后，本着先加固体后加液体的原则加入药品；最后进行气体的收集与测量；
（2）关闭分液漏斗的活塞，装置内形成封闭环境，如果对装置进行加热，装置内气体受热体积变大，若气密性良好，就会观察到广口瓶中右侧导管水柱上升，恒温时水柱并不回落；
（3）产生的氨气极易溶于水，为防止氨气溶于水需要把气体与水隔离，因此应选择不能与氨气产生作用的液体作为隔离液；选用的试剂应是和水不互溶，且密度大于水的；
（4）氮化铝中含有碳或氧化铝杂质，氧化铝易溶于NaOH溶液，而实验结束后，若观察到锥形瓶中还有固体，说明固体不溶于氢氧化钠溶液；
（5）计算出氨气的体积为aL的物质的量，再根据方程式计算出AlN的物质的量，进而计算AlN的质量，利用质量分数的定义计算样品中AIN的质量分数；
（6）根据氨气极易溶于硫酸，会使导管内压强减小，使液体倒吸考虑，只要改进后能防止液体倒吸即可．

解答： 解：（1）应先进行装置气密性检验，然后依次加入固体药品、液体药品，最后进行气体排出水的测量，确定产生气体体积；
故答案为：c、a、b、d；
（2）通过微热或用手握热使装置内气体使气体体积变大，如果装置漏气则不会观察到装置内有明显变化；如果气密性良好，广口瓶中右侧导管水柱上升，松手后水柱回落；
故答案为：关闭分液漏斗活塞，用水紧握握热锥形瓶，广口瓶中右侧导管水柱上升，松手后水柱回落，证明气密性好；
（3）浓氢氧化钠溶液与水互溶，不能起到隔离作用．酒精易挥发，挥发出来的气体对实验有影响，同时由于酒精易溶于水，也不能达到隔离的目的；CCl4密度大于水，不能起到隔离作用．而植物油既不溶于水，密度小于水也不易挥发，可以把氨气与水进行隔离；
故答案为：C；
（4）氮化铝中含有碳或氧化铝杂质，氧化铝易溶于NaOH溶液，而实验结束后，若观察到锥形瓶中还有固体，说明固体不溶于氢氧化钠溶液，所以杂质是碳；
故答案为：碳、
（5）氨气的体积为aL（标况下）的物质的量为

aL

22.4L/mol

=

a

22.4

mol，由方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑可知，样品中AlN的物质的量为=

a

22.4

mol，所以AlN的质量为

a

22.4

mol×41g/mol=

41a

22.4

g，样品中AIN的质量分数为

41a 22.4 g

Wg

×100%=

41a

22.4w

×100%；
故答案为：

41a

22.4w

×100%；
（6）氨气极易溶于硫酸，会使导管内压强迅速减小，使液体倒吸入导管内进入锥形瓶，在导管末端接一倒置的漏斗，不会引起液体倒吸；
故答案为：不行，会造成倒吸；

点评：本题考查对实验原理的理解与实验操作评价、物质含量测定、化学计算等，难度中等，理解实验原理是关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力，学习中全面把握基础知识．