Question

14．氮化鋁（AlN）是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料．某AlN樣品僅含有Al₂O₃雜質(zhì)，為測(cè)定AlN的含量，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案．
（1）實(shí)驗(yàn)原理：AlN溶于濃的強(qiáng)堿生成氨氣，請(qǐng)寫(xiě)出AlN與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
（2）實(shí)驗(yàn)裝置：
如圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸．
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
①連接好實(shí)驗(yàn)裝置，檢驗(yàn)裝置的氣密性．然后稱(chēng)得C裝置的質(zhì)量為yg．
②秤取xgAlN樣品置于A裝置中：塞好膠塞，關(guān)閉K₁，打開(kāi)K₂（填“K₁”或“K₂”）；通過(guò)分液漏斗加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體，打開(kāi)K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，稱(chēng)得C裝置的質(zhì)量變?yōu)閦g．裝置B的作用是干燥氨氣．
（4）數(shù)據(jù)分析：AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{41（z-y）}{17x}$×100%（相對(duì)原子質(zhì)量Al：27，N：14）
（5）Al（OH）₃可添加到塑料中作阻燃劑的原因（寫(xiě)方程式）是2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．

Answer 1

分析 從實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟上看，用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱(chēng)量其質(zhì)量，從而求得AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，
（1）根據(jù)題目信息：AlN溶于強(qiáng)堿溶液時(shí)會(huì)生成NH₃來(lái)書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）氨氣極易溶于水和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，C裝置中球形干燥管可以防止倒吸；
（3）利用裝置生成氣體，測(cè)定氣體質(zhì)量完成含量測(cè)定，裝置必須密閉不漏氣；用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱(chēng)量其質(zhì)量，故應(yīng)關(guān)閉活塞K₁，打開(kāi)活塞K₂；裝置中殘留部分氨氣，打開(kāi)K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，用氮?dú)獍蜒b置內(nèi)生成的氨氣全部趕到濃硫酸中被吸收，裝置B是吸收氨氣中的水蒸氣；
（4）①根據(jù)氮原子的守恒，氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量，可求得AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②氫氧化鋁分解吸熱生成熔點(diǎn)高的氧化鋁阻燃．

解答 解：（1）根據(jù)題目信息：AlN溶于強(qiáng)堿溶液時(shí)會(huì)生成NH₃，化學(xué)方程式為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，
故答案為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑；
（2）氨氣極易溶于水和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)，C裝置中球形干燥管上部面積較大可以防止倒吸，避免產(chǎn)生危險(xiǎn)，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確，
故答案為：防止倒吸；
（3）利用裝置生成氣體，測(cè)定吸收氣體質(zhì)量來(lái)完成含量測(cè)定，裝置必須密閉不漏氣，連接好實(shí)驗(yàn)裝置，先檢驗(yàn)裝置的氣密性，然后稱(chēng)得C裝置的質(zhì)量為yg為吸收氨氣的質(zhì)量，
②用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱(chēng)量其質(zhì)量，故應(yīng)關(guān)閉活塞K₁，打開(kāi)活塞K₂，使生成的氨氣被濃硫酸全部吸收，通過(guò)分液漏斗加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體．打開(kāi)K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，稱(chēng)得C裝置的質(zhì)量變?yōu)閦g．通入氮?dú)獾哪康氖前蜒b置中殘留的氨氣全部趕入C裝置，使氨氣被充分吸收，避免氨氣中的水蒸氣影響測(cè)定結(jié)果，通過(guò)裝置B中的堿石灰吸收水蒸氣，對(duì)氨氣進(jìn)行干燥，
故答案為：K₁；K₂；干燥氨氣；
（4）①氨氣的質(zhì)量為（z-y）g，物質(zhì)的量為$\frac{z-y}{17}$mol，根據(jù)氮原子的守恒，氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量，所以AlN的質(zhì)量為$\frac{z-y}{17}$mol×41g/mol=$\frac{41（x-y）}{17}$g，故AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{41（z-y）}{17}}{x}$×100%=$\frac{41（z-y）}{17x}$×100%，
故答案為：$\frac{41（z-y）}{17x}$×100%；
②氫氧化鋁分解吸熱生成熔點(diǎn)高的氧化鋁阻燃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O，
故答案為：2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道關(guān)于物質(zhì)的組成和含量測(cè)定知識(shí)的綜合考查題，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．