Question

10．氮化鋁（AlN）是一種新型無機(jī)非金屬材料．某AlN樣品僅含有Al₂O₃雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設(shè)計(jì)如下2種實(shí)驗(yàn)方案．（已知：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑）
【方案l】取一定量的樣品，用下左圖裝置測定樣品中AlN的純度（夾持裝置已略去）．

（1）如圖甲裝置圖中，球形干燥管的作用是防止倒吸．
（2）完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實(shí)驗(yàn)藥品．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，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體．然后打開K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化．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．
（3）由于左裝置存在缺陷，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高．請?zhí)岢龈倪M(jìn)意見C裝置出口處連接一個干燥裝置．
【方案2】用如圖乙裝置測定m g樣品中AlN的純度（部分夾持裝置已略去）．
（4）為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是ad．
a．CCl₄        b．H₂O       c．NH₄Cl溶液       d．
（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，讀取量氣裝置中的X液體的體積時(shí)應(yīng)注意的問題有：冷卻至室溫；移動右側(cè)的量氣管使兩側(cè)液面相平；讀數(shù)時(shí)視線要與凹液面相齊．
（6）若m g樣品完全反應(yīng)，測得生成氣體的體積為VmL（已轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況）．則AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{41V}{22400m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）氨氣是和濃硫酸能發(fā)生反應(yīng)的氣體，易發(fā)生倒吸；
（2）組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，依據(jù)原理可知?dú)怏w制備需要先檢查裝置氣密性，加入實(shí)驗(yàn)藥品．接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K₁，打開K₂，反應(yīng)生成氨氣后衛(wèi)把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準(zhǔn)確測定裝置C的增重計(jì)算；
（3）裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進(jìn)入裝置C，使測定結(jié)果偏高，需要連接一個盛堿石灰干燥管；
（4）氨氣極易溶于水，量氣裝置中的X液體不能與氨氣反應(yīng)，不能使氨氣溶解；
（5）根據(jù)體積受溫度和壓強(qiáng)的影響，且讀數(shù)時(shí)視線要與凹液面相齊；
（6）依據(jù)AIN+NaOH+H₂O═NaAIO₂+NH₃↑在定量關(guān)系計(jì)算．

解答 解：（1）氨氣是與濃硫酸能發(fā)生反應(yīng)的氣體，易發(fā)生倒吸，圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用，
故答案為：防止倒吸；
（2）組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，需要先檢查裝置氣密性，加入實(shí)驗(yàn)藥品．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，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體．打開K₁，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化．通入氮?dú)獾哪康氖�，反�?yīng)生成氨氣后衛(wèi)把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收，準(zhǔn)確測定裝置C的增重計(jì)算，
故答案為：檢查裝置氣密性；把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置；
（3）裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進(jìn)入裝置C，使測定結(jié)果偏高，需要連接一個盛堿石灰干燥管，
故答案為：C裝置出口處連接一個干燥裝置；
（4）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．氨氣不溶于苯，可以利用排苯溶液，測定氨氣的體積，故d正確；
故答案為：ad；
（5）根據(jù)體積受溫度和壓強(qiáng)的影響，所以要先等反應(yīng)后體系的溫度恢復(fù)到室溫；移動右側(cè)的量氣管使兩側(cè)液面相平；且讀數(shù)時(shí)視線要與凹液面相齊，
故答案為：移動右側(cè)的量氣管使兩側(cè)液面相平；讀數(shù)時(shí)視線要與凹液面相齊；
（6）若m g樣品完全反應(yīng)，測得生成氣體的體積為V mL（已轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況），
AlN+NaOH+H₂O═NaAIO₂+NH₃↑
41                  22.4L
m                  V×10^-3L
m=$\frac{41V×1{0}^{-3}}{22.4}$g，則AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{41V×1{0}^{-3}}{22.4m}$×100%=$\frac{41V}{22400m}$×100%，
故答案為：$\frac{41V}{22400m}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)含量的測定探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析判斷，把握實(shí)驗(yàn)基本操作和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)原理以及各部操作的目的，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力．