Question

9．碳化铝（Al₄C₃）用于冶金及催化剂，可由两种单质在高温下直接化合来制备，含有大量氮化铝（AlN）和少量Al₂O₃．
已知：①AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．
②Al₄C₃与水接触，会很快放出易燃气体甲烷，并生成氢氧化铝．
为测定某Al₄C₃样品的含量，设计如下实验方案：取一定量的样品，选择以下装置测定样品中Al₄C₃的纯度（夹持仪器已略去）．

（1）写出Al₄C₃与过量氢氧化钠溶液反应的化学方程式Al₄C₃+4NaOH+4H₂O=4NaAlO₂+3CH₄↑．
（2）测定样品中Al₄C₃的纯度可以选择上图装置中的A、D、C．
（3）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，接下来的实验操作是打开分液漏斗活塞，滴加NaOH浓溶液至不再产生气体．然后关闭分液漏斗活塞，恢复到室温后，上下调节量气管使左右液面相平，然后读数．
（4）若要选择装置D：则D装置中所装试剂是浓硫酸，作用是吸收氨气，装置中球形干燥管的作用是防止倒吸．
（5）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是B（填字母）．
A．CCl₄B．H₂O              C．
（6）①若样品中含铝元素的质量是13.5g，滴加100mL氢氧化钠溶液，样品完全溶解且氢氧化钠也恰好完全反应，则所加氢氧化钠溶液的物质的量浓度为5mol/L．（忽略反应前后溶液体积的变化）
②若将a处胶管用弹簧夹夹住，其他操作均同上（样品完全反应），则最终测定的结果偏大．（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

Answer 1

分析 （1）由题Al₄C₃与水接触，会很快放出易燃气体甲烷，并生成氢氧化铝，生成的氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠；
（2）测定样品中Al₄C₃的纯度原理是用足量氢氧化钠与样品中Al₄C₃完全反应，量取生成的甲烷气体，从而可测得Al₄C₃的百分含量，样品中AlN与氢氧化钠反应生成氨气，排除氨气的干扰即可；
（3）有气体参与的实验要先检查装置的气密性；
（4）D装置吸收氨气，根据氨气的性质分析；
（5）C装置测定生成甲烷的体积，根据甲烷的溶解性分析；
（6）①样品完全溶解且氢氧化钠也恰好完全反应，最终生成NaAlO₂，根据原子守恒，钠原子与铝原子质量相等，据此计算；
②如果将a处夹住，则滴加的液体体积也会排出一定量的液体，所以导致测得的气体体积偏大．

解答 解：（1）Al₄C₃与过量氢氧化钠溶液反应，Al₄C₃与水反应生成甲烷和氢氧化铝，生成的氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，反应为：Al₄C₃+4NaOH+4H₂O=4 NaAlO₂+3CH₄↑；
故答案为：Al₄C₃+4NaOH+4H₂O=4 NaAlO₂+3CH₄↑；
（2）测定样品中Al₄C₃的纯度原理是用足量氢氧化钠与样品中Al₄C₃完全反应，量取生成的甲烷气体，从而可测得Al₄C₃的百分含量，而样品中AlN与氢氧化钠反应生成氨气，排除氨气的干扰即可，故用A装置将样品与氢氧化钠反应，用D装置盛放浓硫酸吸收氨气，用C装置测定生成的甲烷；
故答案为：D；
（3）有气体参与的实验要先检查装置的气密性；
故答案为：检查装置气密性；
（4）D装置吸收氨气确定生成氨气的量，氨气为碱性气体极易溶于水，故选择浓硫酸可充分吸收，同时为防止倒吸，D装置接一个球形干燥管；
故答案为：浓硫酸；吸收氨气；防止倒吸；
（5）C装置测定生成甲烷的体积，装置中的X不能溶解甲烷，甲烷不溶于水，故X为水；
故答案为：B；
（6）①样品中含铝元素的质量是13.5g，n（Al）=0.5mol，滴加100mL氢氧化钠溶液，样品完全溶解且氢氧化钠也恰好完全反应，最终生成NaAlO₂，根据原子守恒，钠原子与铝原子质量相等，则n（Na）=0.5mol，则所加氢氧化钠溶液的物质的量浓度为0.5mol÷0.1L=5mol/L；
故答案为：5mol/L；
②如果将a处夹住，装置内压强变化则滴加的液体体积也会排出一定量的液体，所以导致测得的气体体积偏大；
故答案为：偏大．

点评 本题考查了物质含量的测定探究实验设计和实验分析判断，把握实验基本操作和物质性质是解题关键，题目难度中等，注意把握实验原理以及各部操作的目的，侧重于考查学生的实验能力和计算能力．