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2.氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料,其制取原理为:
Al2O3+3C+N2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2AlN+3CO.在制取氮化铝时由于反应不完全,产品中有氧化铝和碳.
为了分析某AlN样品的组成,某实验小组进行了如下探究.
【实验1】测定样品中氮元素的质量分数.
取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去).

已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3
(1)如图C装置中球形干燥管的作用是防倒吸.
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先检查装置气密性,再加入实验药品.然后关闭K1,打开K2;把装置中残留的氨气全部赶入C装置,
打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体.打开K1,缓缓通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化.通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置.
(3)若去掉装置B,则导致测定结果偏高(填“偏高”、“偏低”或“无影响”).由于上述装置还存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见C装置出口处连接一个干燥装置.
【实验2】按以下步骤测定样品中铝元素的质量分数.

(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓.
(5)操作③需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒及烧杯.
(6)A1元素的质量分数为$\frac{{9{m_2}}}{{17{m_1}}}×100%$(用m1、m2表示).
【实验3】测定样品中碳元素的质量分数.
称取10.00g样品置于反应器中,通往2.24LO2,在高温下充分反应后得到3.36L气体(AlN不跟O2反应),测得其密度为1.61g•L-1(体积及密度均已换算成标准状况).
(7)计算该样品中碳元素的质量分数16%.

分析 [实验1]
测定原理是通过测定A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑反应生成氨气的质量来计算氮化铝的含量,则A中发生的反应为A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,生成的氨气被碱石灰干燥,然后将氨气通入稀硫酸中被硫酸吸收生成硫酸铵,通入的氮气能将生成的氨气完全排出;
(1)氨气极易溶于水和稀硫酸,缓冲装置能防止倒吸;
(2)组装好实验装置,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,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,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)浓硫酸具有吸水性,能吸收氨气中的水蒸气;浓硫酸能吸收空气中的水蒸气;
[实验2]
测定原理是通过测定A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑反应生成氨气的体积来计算氮化铝的含量,样品溶液过量NaOH溶液,发生反应A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,向滤液中通入过量二氧化碳,发生的反应为CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓,然后过滤,得到的滤渣为Al(OH)3,煅烧滤渣,发生反应2Al(OH)3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3H2O,
(4)偏铝酸钠和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠;
(5)过滤时需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒及烧杯;
(6)根据Al原子守恒计算;                
[实验3]
(7)气体产物的平均摩尔质量=1.61g•L-1×22.4L/mol=36g/mol,氧气不足,生成气体是CO和CO2混合气体,CO与CO2的物质的量之比为(44-36):(36-28)=1:1,氧气的物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol,
设CO2为y mol,由氧原子守恒:y+2y=0.1×2,
解得x=$\frac{0.2}{3}$
故碳元素质量为($\frac{0.2}{3}$mol+$\frac{0.2}{3}$mol)×12g/mol=1.6g,
C元素质量分数=$\frac{C元素质量}{样品质量}$.

解答 解:[实验1]
测定原理是通过测定A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑反应生成氨气的质量来计算氮化铝的含量,则A中发生的反应为A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,生成的氨气被碱石灰干燥,然后将氨气通入稀硫酸中被硫酸吸收生成硫酸铵,通入的氮气能将生成的氨气完全排出;
(1)氨气极易溶于水和稀硫酸,缓冲装置能防止倒吸,导致的干燥管有缓冲作用,所以能防止倒吸,
故答案为:防倒吸;
(2)有连接的装置在使用前必须检查装置气密性,所以该实验之前必须检验装置气密性;然后加入药品,将关闭K1,打开K2同时打开分液漏斗的活塞,从而发生A中的反应;通入的氮气能把装置中残留的氨气全部赶入C装置,否则易导致测定结果偏小,
故答案为: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)浓硫酸具有吸水性,能吸收氨气中的水蒸气,如果去掉装置B,则氨气中的水蒸气被浓硫酸吸收而导致测定结果偏大;C装置直接连接空气,浓硫酸能吸收空气中的水蒸气而导致测定结果偏高,其改进措施为C装置出口处连接一个干燥装置,
故答案为:偏高;C装置出口处连接一个干燥装置;
[实验2]
测定原理是通过测定A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑反应生成氨气的体积来计算氮化铝的含量,样品溶液过量NaOH溶液,发生反应A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,向滤液中通入过量二氧化碳,发生的反应为CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓,然后过滤,得到的滤渣为Al(OH)3,煅烧滤渣,发生反应 2Al(OH)3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3H2O,
(4)偏铝酸钠和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,离子方程式为CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓,
故答案为:CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓;
(5)过滤时需要的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒及烧杯,故答案为:漏斗、玻璃棒和烧杯;
(6)根据Al原子守恒得n(Al)=2n[Al2O3],所以m(Al)=$\frac{{m}_{2}g}{102g/mol}$=$\frac{27{m}_{2}}{51}$g,则Al元素质量分数=$\frac{\frac{27{m}_{2}}{51}g}{{m}_{1}g}$×100%=$\frac{{9{m_2}}}{{17{m_1}}}×100%$,
故答案为:$\frac{{9{m_2}}}{{17{m_1}}}×100%$;                
[实验3]
(7)气体产物的平均摩尔质量=1.61g•L-1×22.4L/mol=36g/mol,氧气不足,生成气体是CO和CO2混合气体,
CO与CO2的物质的量之比为(44-36):(36-28)=1:1,
氧气的物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol,
设CO2为y mol,由氧原子守恒:y+2y=0.1×2,
解得x=$\frac{0.2}{3}$
故碳元素质量为($\frac{0.2}{3}$mol+$\frac{0.2}{3}$mol)×12g/mol=1.6g,
样品中碳元素的质量分数为$\frac{C元素质量}{样品质量}$=$\frac{1.6g}{10g}$×100%=16%,
故答案为:16%.

点评 本题考查物质制备、物质含量测定等知识点,为高频考点,涉及质量分数计算、基本实验操作、尾气处理、误差分析等知识点,明确实验原理、实验基本操作等知识点即可解答,难点是实验误差分析,题目难度中等.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.现有相同质量的①乙醇、②乙二醇、③丙三醇,请依照下列要求进行排序.(填序号)

(1)燃烧后生成二氧化碳的量由多到少:①>③>②;

(2)燃烧时耗用氧气的量由多到少:①>②>③;

(3)与足量金属钠反应放出氢气的量由多到少:③>②>①.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.某温度下,相同pH值的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释,pH值随溶液体积变化的曲线如图所示.据图判断正确的是(  )
A.水电离程度d<a<b<c
B.b点溶液的导电性比c点溶液的导电性弱
C.a点KW的数值比c点KW的数值大
D.b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.常温下有下列四种溶液:
序号
溶液pH=4的NH4Cl溶液pH=4的盐酸0.1mol•L-1的醋酸溶液 0.1mol•L-1的NaOH溶液
已知该温度下醋酸的电离平衡常数Ka=1.8×10-5
请回答下列问题:
(1)用④的标准液滴定③宜选用酚酞(填“石蕊”、“酚酞”或“四基橙”)作为指示剂,①和②两种溶液中由水电离出的c(H+)之比为106:1,
(2)都是0.1mol/L的①NH4Cl②NH4HCO3③CH3COONH4 ④NH4HSO4的溶液中NH4+离子浓度大小顺序为④>①>③>②.(用序号填空)
(3)取溶液③滴定20mL溶液④,滴定曲线如图所示,则a点时溶液中各离子浓度的大小关系为c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+);若b点时消耗③的体积为V mL,则V>20(填“>”、“<”或“=”).

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17.铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3,还含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质.以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)、重铬酸钠(Na2Cr2O7)的过程如下图所示.

已知:①NaFeO2遇水强烈水解:NaFeO2+2H2O═NaOH+Fe(OH)3↓;
②Cr2O72-+H2O?2CrO42-+2H+
请回答:
(1)“焙烧”后的固体产物成分除Na2CrO4、NaFeO2外,还有NaAlO2、Na2SiO3(填化学式)
等.写出“焙烧”过程中所发生的氧化还原反应的化学方程式4FeO•Cr2O3+7O2+10Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$8Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2
(2)“焙烧”过程中,所产生X气体的电子式为
(3)“水浸”步骤中,为了提高浸出率,可采取的措施有(请写出两条):加热、搅拌、研磨或延长浸出时间等;
(4)滤渣1的主要成分是Fe(OH)3.若要进一步分离滤渣2 中的可酸溶成分,请写出酸溶时发生反应的离子方程式Al(OH)3+3H+=Al3++H2O.
(5)含Na2Cr2O7的“混合溶液”经过蒸发并冷却至30~40℃得到的Na2Cr2O7晶体还要进行重结晶,其目的是进一步减少晶体中杂质Na2SO4(填化学式)的含量.
(6)操作Ⅲ由多步组成,向含Na2Cr2O7的母液中加入KCl固体,最终获得K2Cr2O7晶体的操作依次是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、75%乙醇水溶液洗涤、干燥.

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7.用固体样品配制一定物质的量浓度的溶液,需经过溶解、转移、定容、摇匀等操作.下列图示对应的操作不规范的是(  )
A.
溶解
B.
转移
C.
定容
D.
摇匀

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14.生铁中除铁外,还含有其他元素,如碳元素和硫元素.其中碳主要以碳化铁的形态存在,它使生铁性能坚硬而脆,所以生铁的用途不大,一般用做炼钢的原料.某兴趣小组设计按下图所示的实验装置,测定生铁中的含碳量.

请回答下列问题:
(1)硫在生铁中是有害元素,它使生铁产生热脆性.硫元素在生铁中最有可能存在的价态是A
A、-2       B、0        C、+4        D、+6
(2)D中发生反应的离子方程式:H2O2+SO2=2H++SO42-;若无此装置,所测定的含碳量将偏高(填“偏高”、“偏低”或“不影响”)
(3)写出烧杯E中的实验现象:有白色沉淀生成,发生反应的离子方程式:CO2+Ba2++2OH-=BaCO3↓+H2O;
(4)待C管的样品充分反应后,测得E中生成的沉淀为bg,请计算出生铁中的含碳量为$\frac{12b}{197a}$×100%;
(5)反应完成后,欲验证生铁含有硫元素,你所设计的实验方案是(写出实验步骤、现象)取少量D瓶溶液于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若出现白色沉淀,说明生铁中含有硫元素;
(6)实验过程中,该兴趣小组应注意的安全问题是浓硫酸有腐蚀性,使用时要小心或加热时要使二通管均匀受热等.(任写一种)

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11.下列离子方程式书写正确的是(  )
A.向Na2S溶液中加入少量的氯化银:S2-+2Ag+═Ag2S↓
B.向滴有酚酞的1 mol/L硅酸钠溶液中加入稀盐酸至溶液红色消失:SiO${\;}_{3}^{2-}$+2H+═H2SiO3(胶体)
C.碳酸氢铵溶液中加入足量NaOH:HCO${\;}_{3}^{-}$+OH-═CO${\;}_{3}^{2-}$+H2O
D.向苯酚钠溶液中通入一定量CO2

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12.下列有关说法正确的是(  )
A.△H>0的反应一定不能自发进行
B.同温、同浓度的盐酸和氢氧化钠稀溶液中,水的电离程度相同
C.为保护浸入海水中的钢闸门,可在闸门表面镶上铜锭
D.硫酸工业中二氧化硫的催化氧化生成三氧化硫,不采用高压是因为压强对SO2转化率无影响

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