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。某氮化铝中含有碳或氧化铝杂质，现用图Ⅰ装置进行检验，使氮化铝样品和NaOH溶液反应AlN+NaOH+H₂ONaAlO₂+NH₃↑，根据反应中所生成氨气的体积来测定样品中氮化铝的质量分数，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)实验有关操作为：a.往锥形瓶中放入适量的AlN样品；b.从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的浓NaOH；c.检查装置的气密性；d.测定收集到水的体积。正确的操作顺序为_____________。

(2)本试验中检查装置气密性的方法是______________。

(3)广口瓶中的试剂X可选用___________(填选项序号)。

A.汽油            B.酒精         C.植物油             D.四氯化碳

(4)广口瓶的液体没有装满(上方留有少量空间)，实验测得NH₃的体积将____________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(5)实验结束后，若观察到锥形瓶中还有固体，则样品中含有的杂质是__________________。

(6)若实验中测得样品的质量为w g，氨气的体积为a L(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)。

(7)有人改用图Ⅱ装置进行同样的实验，通过测定烧杯中硫酸的增重来确定样品中AlN的质量分数。你认为是否可行____________(填“可行”或“不可行”)，原因是_________________，改进的方法是___________________________________________________________________。

Answer 1

【解析】(1)正确的操作顺序为c(检查装置的气密性)→a(往锥形瓶中放入适量的AlN样品)→b(从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的浓NaOH)→d(测定收集到水的体积)。

(2)检查装置的气密性，在本题中可以这样操作：向量筒中加入适量的水，直至把导管的下端浸没在水面下，关闭分液漏斗的活塞，微热锥形瓶，如果能观察到广口瓶右边的长导管中形成一段水柱，量筒内的导管口有气泡产生，说明装置的气密性良好。

(3)用排水法测定气体的体积，通常只适用于难溶于水的气体，本题中产生的NH₃是极易溶于水的，需要对装置进行某方面的“特殊处理”(即在瓶内的水面上加一层“保护膜”，防止NH₃直接与水接触)。因为汽油易挥发，酒精易溶于水，四氯化碳密度比水大而沉于水底，植物油比水轻浮在水面上且不易挥发，选C。

(4)如果广口瓶中的液体没装满，上方空间有少量空气，对实验结果没有影响，因为实验原理是让产生的气体将广口瓶中的水排出，最终是通过测量量筒里水的体积来确定气体体积，如果广口瓶内上方空间预先有空气，实验结束后，装置内仍有气体，同温同压下其气体体积相同，实验过程中排出水的体积不会受到影响。

(5)样品中的AlN和Al₂O₃都能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂溶液，最终留下的固体是碳。

(6)根据关系式AlN—NH₃↑，可以直接求出样品中AlN的质量分数为：w（AlN）=×100%=%。

(7)不可行，因为NH₃极易被水(或硫酸)吸收产生液体倒吸现象(说明：如果烧杯中的硫酸溶液一旦倒吸进入左边的锥形瓶内，就不能再用测定烧杯中硫酸溶液增重的方法来测定样品中AlN的质量分数了!)。最后一问，是一道开放性的设计，能充分考查学生的创新能力，只要原理正确，操作简单，答案合理就行，例如，改进方法：在烧杯内的导管末端连一个倒置的漏斗，使漏斗的边缘刚好浸没在硫酸中(或其他合理答案)。

【答案】(1)cabd  (2)向量筒中加入适量的水，直至把导管的下端浸没在水面下，关闭分液漏斗的活塞，微热锥形瓶，如果能观察到广口瓶右边的长导管中形成一段水柱，量筒内的导管口有气泡产生，说明装置的气密性良好。(3)c  (4)不变  (5)碳  (6)％  (7)不可行，因为NH₃极易被水(或硫酸)吸收产生液体倒吸现象(说明：如果烧杯中的硫酸溶液一旦倒吸进入左边的锥形瓶内，就不能再用测定烧杯中硫酸溶液增重的方法来测定样品中AlN的质量分数了!)。改进方法：在烧杯内的导管末端连一个倒置的漏斗，使漏斗的边缘刚好浸没在硫酸中(或其他合理答案)。