Question

氧化鋁（Al₂O₃）、氮化鋁（AlN）都是一種重要的無機非金屬材料，廣泛應(yīng)用于礦業(yè)生產(chǎn)和集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域，某化學(xué)小組進行氮化鋁的制備并測定其含量的實驗如圖．
【實驗一】：制備氮化鋁
【資料卡1】實驗室常用飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應(yīng)制取純凈的氮氣．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
NaNO₂+NH₄Cl=NaCl+N₂+2H₂O（此反應(yīng)是放熱反應(yīng)），Al₂O₃+3C+N₂

高溫  .

2AlN+3CO
試回答：
（1）裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾瓶之間連接的導(dǎo)管所起的作用是

 

（填編號）
A．防止NaNO₂飽和溶液蒸發(fā)  B．保證實驗裝置不漏氣  C．使NaNO₂飽和溶液容易滴下
（2）加入藥品前必須進行的一個實驗步驟是

 

，加熱片刻后，即應(yīng)移去酒精燈以防反應(yīng)物沖出，其原因是

 

；
（3）上述實驗裝置存在一些不足，請指出

 

；
（4）在制取氮化鋁時由于反應(yīng)不完全，氮化鋁產(chǎn)品中所含雜質(zhì)除了氧化鋁以外還可能存在

 

（填化學(xué)式）．
【實驗二】含量測定
【資料卡2】已知氮化鋁和NaOH溶液能反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為：
①AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
②氧化鋁也能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)而全部溶解，但不生成氣體．
現(xiàn)用圖二中所示的一些裝置來進行相關(guān)實驗，根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（實驗中導(dǎo)管體積忽略不計）．
（1）實驗操作為：a、往錐形瓶中放入適量的AlN樣品；b、打開分液漏斗的活塞往錐形瓶中加入過 量的濃NaOH；c、檢驗裝置氣密性；d、測定收集到水的體積．正確的操作順序為：

 

（用a、b、c、d字母表示）．
（2）廣口瓶中的試劑x宜選用

 

  （填寫序號）．
A．稀硫酸       B．酒精        C．植物油       D．水
（3）若廣口瓶內(nèi)的液體沒有裝滿（上方留有少量空間），則實驗測得 NH₃體積將

 

（選填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（4）老師指導(dǎo)小組的學(xué)生說，這種裝置測定AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，會引起測定值偏高，理由是：

 

．
【數(shù)據(jù)處理】實驗小組用改進裝置（圖三），稱取10.00g樣品，測得氨氣3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．則該樣品中的AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．（寫出計算過程，共3分）（氨氣的密度為：0.7588g/L）．
【拓展提高】查閱資料得知，氨氣能被硫酸吸收，反應(yīng)如下：2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄若改用如圖4裝置進行同樣實驗，通過測定裝置C中濃硫酸的增重來確定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．C裝置中的干燥管作用是

 

，你認(rèn)為測定的結(jié)果會

 

（填“偏高”或“偏低”）．

Answer 1

考點：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算

專題：物質(zhì)的制備,科學(xué)探究

分析：【實驗一】
（1）根據(jù)裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾瓶之間連接的導(dǎo)管可以使內(nèi)外氣壓相同，使硝酸鈉容易滴下解答；
（2）根據(jù)加入藥品前必須進行的操作是檢查裝置的氣密性；飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應(yīng)放出熱量解答；
（3）根據(jù)一氧化碳有毒不能直接排放解答；
（4）根據(jù)反應(yīng)物中碳和氧化鋁是固體分析解答．
【實驗二】（1）實驗時，應(yīng)該先檢驗裝置的氣密性，然后再加入藥品；
（2）根據(jù)廣口瓶中的試劑X的作用考慮；
（3）根據(jù)反應(yīng)前后廣口瓶的上方留有的少量空間填充氣體變化考慮；
（4）根據(jù)滴入氫氧化鈉，氧化鋁也能和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣混入氨氣中，所以測得的氮化鋁的含量偏高分析；
【數(shù)據(jù)處理】根據(jù)題中數(shù)據(jù)計算出氨氣的質(zhì)量然后根據(jù)AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑反應(yīng)求出氮化鋁的質(zhì)量，除以樣品的質(zhì)量就是質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
【拓展提高】根據(jù)濃硫酸吸收氨氣后裝置中的氣壓減小分析干燥管的作用，根據(jù)濃硫酸稀釋空氣中的水蒸氣使測定結(jié)果偏大分析．

解答：【實驗一】
（1）裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾瓶之間連接的導(dǎo)管可以使內(nèi)外氣壓相同，使硝酸鈉容易滴下；
（2）加入藥品前必須進行的操作是檢查裝置的氣密性；飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應(yīng)放出熱量；
（3）一氧化碳有毒不能直接排放；
（4）反應(yīng)物中碳和氧化鋁是固體，可能混入產(chǎn)物中．
故答案：【實驗一】（1）C；（2）檢查裝置的氣密性；反應(yīng)是放熱反應(yīng)；（3）尾氣CO未作處理；（4）C；
【實驗二】（1）實驗時，應(yīng)該先檢驗裝置的氣密性，然后再加入藥品．
（2）廣口瓶中的試劑X的作用是將氨氣與水隔開，因為氨氣極易溶于水，由于酒精能以任意比例與水互溶，所以不能用酒精，要用植物油將氨氣與水隔開，水不溶于油，故答案為：C；
（3）反應(yīng)前廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是空氣，反應(yīng)后廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是氨氣，氨氣代替了開始的空氣，把最后空間中充入的氨氣當(dāng)成開始時的空氣即可，所以對實驗結(jié)果沒有影響，故答案為：無影響；
（4）滴入氫氧化鈉，氧化鋁也能和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣混入氨氣中，所以測得的氮化鋁的含量偏高，故答案：NaOH溶液滴加進入錐形瓶會引起誤差偏大； 
【數(shù)據(jù)處理】氨氣的質(zhì)量=3.36L×0.7588g/L≈2.55g
設(shè)：樣品中AlN的質(zhì)量為X
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41                     17
X                      2.55g

41

17

=

X

2.55g

解得：X≈6.15g
則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

6.15g

10g

×100%=61.5% 
故答案：61.5%
【拓展提高】濃硫酸吸收氨氣后裝置中的氣壓減小，濃硫酸被到吸入干燥管中防止進入B中；濃硫酸會吸收到（外界、右側(cè)進入的）空氣中的水氣，使得C裝置增重偏大；
故答案：防止倒吸；偏高．

點評：解答本題要知道制取氣體的一般步驟，知道用排水法測定氣體體積的方法，由于氨氣極易溶于水，要用植物油將氨氣與水分開；知道代入方程式計算的數(shù)值只能是質(zhì)量，必須把體積換算成質(zhì)量再進行列比例式計算．