Question

氮化鋁（AlN）陶瓷是一種類金剛石的新型無機非金屬材料．超細氮化鋁粉末被廣泛應用于生產領域．其制取原理為：Al₂O₃+3C+N₂

高溫  .

2AlN+3CO
某化學研究性學習小組成員根據(jù)氮化鋁的制取原理，進行了如下探究．
問題1 在制取氮化鋁時由于反應不完全，氮化鋁產品中所含雜質除了碳以外還可能存在

 

（填化學式）．
問題2 為測定該產品中有關成分的含量，甲同學設計了以下實驗：
甲同學：稱取10.00g樣品，將其加入過量的氫氧化鈉溶液中共熱蒸干，AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO₂，并放出氨氣3.36L（標準狀況）．則該樣品中的AlN的質量分數(shù)為

 

．
問題3乙同學受到甲同學的啟發(fā)，提出利用圖I的裝置，通過測量AlN與過量NaOH溶液反應所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質量分數(shù)（實驗中導管體積忽略不計）．實驗結束后，可由錐形瓶中殘余固體測定雜質碳的質量分數(shù)．

（1）廣口瓶中的試劑X可以選用

 

．
A．苯  B．酒精  C．植物油  D．CCl₄
（2）廣口瓶的液體沒有裝滿（上方留有少量空間），實驗測得NH₃的體積將

 

（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．
問題4 丙同學認為：乙同學的實驗方法可能因氣體體積測量不準，導致誤差．建議改用圖Ⅱ裝置進行同樣實驗，通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質量分數(shù)．你認為測定的結果會

 

（填“偏高”或“偏低”），理由是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：問題1、根據(jù)物質不一定完全反應進行判斷；
問題2、由題目信息可知，由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO₂、并放出NH₃，據(jù)此得到方程式．
生成0.15molNH₃，根據(jù)氮元素守恒可知10.00g樣品中含有AlN的物質的量為0.15mol，根據(jù)m=nM計算AlN的質量，再根據(jù)質量分數(shù)定義計算．
問題3、（1）X處在上層，密度比水小，且不溶于水、不吸收氨氣，用于隔離氨氣與水，注意由于苯易揮發(fā)，會浪費試劑、影響氨氣體積測定；
（2）廣口瓶內的液體是否充滿不影響所收集到的NH₃體積大小．
問題4、II中NH₃極易被吸收，發(fā)生倒吸現(xiàn)象，同時氨氣中含有水蒸氣，氨氣不能全部被稀硫酸吸收，影響氨氣質量的測定．

解答： 解：問題1：反應物中有氧化鋁固體可能未反應完而留在AlN中，故答案為：Al₂O₃；
問題2：由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應生成NaAlO₂、并放出NH₃，其反應方程式為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，生成NH₃的物質的量為

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，根據(jù)氮元素守恒可知10.00g樣品中含有AlN的物質的量為0.15mol，AlN的質量為0.15mol×41g/mol=6.15g，樣品中AlN的質量分數(shù)為

6.15g

10.0g

×100%=61.5%，
故答案為：61.5%；
問題3、（1）A、苯易揮發(fā)，會浪費試劑，排出液體增大，影響氨氣體積測定，故A不選；
B、酒精易揮發(fā)，揮發(fā)出來的氣體對實驗有影響，同時由于酒精易溶于水，也不能達到隔離的目的，故B不選；
C、植物油既不溶于水，密度小于水也不易揮發(fā)，可以把氨氣與水進行隔離，故C選；
D、CCl₄密度大于水，不能起到隔離作用，故D不選；
故答案為：C；
（2）本次實驗的目的在于測定產生氣體的體積而不是收集純凈的氣體，氨氣排出裝多少水，氨氣的體積就是多少，廣口瓶內的液體是否充滿不影響所收集到的NH₃體積大小，
故答案為：不變；
問題4、II中NH₃極易被吸收，發(fā)生倒吸現(xiàn)象，同時氨氣中含有水蒸氣，裝置中的氨氣不能全部排出被燒杯中硫酸吸收，影響氨氣質量的測定，測定結果會偏低，
故答案為：偏低；II中反應生成的氨氣有少部分殘留在錐形瓶中未被稀硫酸吸收，測定AlN的質量分數(shù)偏低．

點評：本題考查了實驗探究物質組成的實驗分析判斷，理解實驗原理是關鍵，是對所學知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力，學習中全面把握基礎知識，難度中等．