Question

氮化鋁（AlN）是一種新型無機材料．
某氮化鋁（AlN）僅含有Al₂O₃雜質(zhì)，某學習小組為測定該氮化鋁樣品中AlN的純度，查閱資料得知：AlN+NaOH+3H₂O═Na[Al（OH）₄]+NH₃↑．設計如下2種方案．
方案一：量氣法--如圖所示．
（1）按圖連接好裝置，檢查裝置氣密性的方法是

 

．
（2）導管a的主要作用是

 

．
（3）為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是：

 

．（填標號）
A．CCl₄　B．H₂O　C．NH₄Cl溶液　 D．植物油
（4）若取m g樣品與NaOH濃溶液完全反應后，測得生成氣體的體積為V mL（標準狀況）．則樣品中AIN的純度為

 

．
方案二：重量法--如下圖所示．

樣品 m1g

過量NaOH溶液

①

過量CO2

②

過濾、洗滌

③

（5）步驟①中，氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為

 

．
（6）樣品中AIN的純度為

 

．
（7）若測得樣品中AIN的純度偏高，可能的原因是

 

．（寫1點）

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：方案1（1）氣密性檢查的方法是，在使所要檢查的實驗系統(tǒng)密封的條件下，通過一定方法，如改變溫度，往系統(tǒng)內(nèi)加水，或通入氣體等，改變系統(tǒng)內(nèi)的壓強，導致系統(tǒng)內(nèi)外壓強不同，然后觀察現(xiàn)象；
（2）導氣管a聯(lián)通分液漏斗上方和錐形瓶，可使上下壓強一致；
（3）依據(jù)氨氣極易溶于水的性質(zhì)分析判斷；
（4）依據(jù)化學方程式定量關系計算得到；
方案二 樣品和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉含氨氣，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，對沉淀洗滌、灼燒得到氧化鋁，m₂g為氧化鋁的質(zhì)量．
（5）氧化鋁和堿反應生成偏鋁酸鹽和水；
（6）根據(jù)關系式法計算氮化鋁的質(zhì)量，進而計算出氮化鋁的純度；
（7）沉淀不洗滌得到濾渣質(zhì)量會增大，測定結(jié)果會偏高．

解答： 解：（1）此裝置可采取往系統(tǒng)中加水，使內(nèi)外壓強不同通過形成液面差不變說明氣密性良好，故答案為：往量氣管中注水至左右兩管出現(xiàn)液面差，靜置片刻，液面差不發(fā)生變化，則氣密性良好；
（2）導氣管a聯(lián)通分液漏斗上方和錐形瓶，可使上下壓強一致，所以平衡分液漏斗上方與錐形瓶內(nèi)壓強，使液體容易滴下；
故答案為：平衡分液漏斗上方與錐形瓶內(nèi)壓強，使液體容易滴下；
（3）氨氣極易溶于水，為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體不能溶解氨氣或與氨氣反應，則
A．CCl₄不能溶解氨氣，可以用排四氯化碳溶液的方法測定氨氣體積，故A正確；
B．氨氣極易溶于水，不能排水法測定，故B錯誤；
C．氨氣極易溶于水，不能用排NH₄Cl溶液的方法測定氣體體積，故C錯誤；
D．氨氣不溶于植物油，可以利用排植物油方法，測定氨氣的體積，故D正確；
故選AD；
（5）若m g樣品完全反應，測得生成氣體的體積為V mL（已轉(zhuǎn)換為標準狀況），設氮化鋁純度為x，
AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑
41g                    22.4L
mxg                     V×10^-3L
x=

41V×10-3

22.4m

×100%=

41V

22400m

×100%，故答案為：

41V

22400m

×100%；
（5）氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O或Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O或Al₂O₃+2OH^-+3H₂O=2[Al（OH）₄]^-；
（6）設氮化鋁的質(zhì)量為x，
2AlN～Al₂O₃       質(zhì)量增加
82     102        20
x                 m₂-m₁
x=

82(m2-m1)

20

g，氮化鋁的純度為：

82(m2-m1) 20

m1

×100%=

41(m2-m1)

10m1

×100%，
故答案為：

41(m2-m1)

10m1

×100%；
（7）若在步驟③中未洗滌，沉淀不洗滌得到濾渣質(zhì)量會增大，測定結(jié)果會偏高，氫氧化鋁灼燒不完全，導致m₂偏大，測定結(jié)果偏高等，故答案為：沉淀洗滌不干凈（或稱量樣品的質(zhì)量偏大或氫氧化鋁灼燒不完全或其它合理答案）．

點評：此題是實驗和利用化學方程式計算相結(jié)合的題目，該題步驟較多，應認真分析，另外要掌握關系法、差量法的應用．