Question

8．氮化鋁（AlN）是一種新型無機(jī)非金屬材料．某AlN樣品中含有不與NaOH溶液反應(yīng)的雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案．
已知：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑
方案：取一定量的樣品，用如圖所示裝置測定樣品中AlN的純度（夾持裝置已略去）

（1）AlN中氮元素化合價(jià)-3．
（2）圖中C裝置中球形干燥管的作用防倒吸．
（3）實(shí)驗(yàn)操作：
①組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，首先檢查裝置的氣密性，再加入實(shí)驗(yàn)藥品．
②接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，打開K₂，打開分液漏斗活塞，緩慢滴加NaOH濃溶液至不再產(chǎn)生氣體為止，緩慢滴加原因防止氨氣來不及被濃硫酸吸收．
③打開K₁，緩慢通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間．通入氮?dú)獾哪康氖鞘笰、B裝置及導(dǎo)管中滯留的氨氣被濃硫酸吸收．
④反應(yīng)前整個(gè)C裝置的質(zhì)量為200.2克，反應(yīng)后整個(gè)C裝置的質(zhì)量為203.6克，樣品的質(zhì)量為9.0克，計(jì)算樣品中AlN的含量（保留1位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化合價(jià)原則求出元素的化合價(jià)；
（2）氨氣與硫酸發(fā)生反應(yīng)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)變小，易發(fā)生倒吸，據(jù)此分析圖中C裝置中球形干燥管的作用；
（3）①根據(jù)制取氣體的注意事項(xiàng)分析回答；
②根據(jù)裝置的特點(diǎn)利用NaOH和氮化鋁的反應(yīng)制取氨氣，根據(jù)控制反應(yīng)物的量控制反應(yīng)的速率；
③根據(jù)裝置內(nèi)有殘留的氨氣分析通入氮?dú)獾哪康模?br />④根據(jù)氨氣的質(zhì)量求出氮化鋁的質(zhì)量．

解答 解：（1）在AlN中，由于鋁的化合價(jià)為-3價(jià)，則可求出氮元素化合價(jià)為-3．
（2）由于氨氣與硫酸發(fā)生反應(yīng)，裝置內(nèi)壓強(qiáng)變小，易發(fā)生倒吸，圖中C裝置中球形干燥管的作用是防倒吸；
（3）實(shí)驗(yàn)操作：
①組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，首先檢查裝置的氣密性，再加入實(shí)驗(yàn)藥品．
②接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，打開K₂，打開分液漏斗活塞，緩慢滴加NaOH濃溶液至不再產(chǎn)生氣體為止，緩慢滴加原因防止氨氣來不及被濃硫酸吸收．
③由于裝置內(nèi)有殘留的氨氣，所以打開K₁，緩慢通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間．通入氮?dú)獾哪康氖牵菏笰、B裝置及導(dǎo)管中滯留的氨氣被濃硫酸吸收．
④由題意可知，生成氨氣的質(zhì)量為：203.6g-200.2g=3.4g
設(shè)AlN的質(zhì)量為x，
AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑
41                   17
x                    3.4g
$\frac{41}{17}=\frac{x}{3.4g}$   解得：x=8.2g．
樣品中AlN的含量位：$\frac{8.2g}{9g}×100%$=91.1%
故答為：（1）-3．（2）防倒吸．
（3）實(shí)驗(yàn)操作：
①檢查裝置的氣密性．②關(guān)閉K₁，打開K₂，防止氨氣來不及被濃硫酸吸收．③使A、B裝置及導(dǎo)管中滯留的氨氣被濃硫酸吸收．④樣品中AlN的含量為91.1%

點(diǎn)評(píng) 本題通過實(shí)驗(yàn)探究了物質(zhì)的含量，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)的基本操作是解答本題的關(guān)鍵．