Question

19．氮化鋁（AlN）是一種新型無機非金屬材料．某AlN樣品僅含有Al₂O₃雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設(shè)計如下三種實驗方案．（已知：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑）
【方案1】取一定量的樣品，用圖1裝置測定樣品中AlN的純度（夾持裝置已略去）．
（1）圖1C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸．
（2）完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先檢查裝置氣密性；再加入實驗藥品．接下來的實驗操作是關(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，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化．通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置．
（3）由于裝置存在缺陷，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】用圖2裝置測定m g樣品中A1N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）實驗結(jié)束時，讀取量氣裝置中的X液體的體積時應(yīng)注意的問題有先等反應(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；水平讀數(shù)．
【方案3】按圖3步驟測定樣品中A1N的純度：
（6）樣品中A1N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{41{m}_{2}}{51{m}_{1}}$（用含m₁m₂的代數(shù)式表示）．
（7）若在步驟③中未洗滌，測定結(jié)果將偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．

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）組裝好實驗裝置，依據(jù)原理可知氣體制備需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品．接下來的實驗操作是關(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)體積受溫度和壓強的影響，且讀數(shù)時視線要與凹液面相齊；
（6）依據(jù)鋁守恒2A1N～～A1₂O₃進(jìn)行計算；
（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）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）組裝好實驗裝置，需要先檢查裝置氣密性，加入實驗藥品．接下來的實驗操作是關(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，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化．通入氮氣的目的是，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的增重計算，故答案為：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)時視線要與凹液面相齊；故答案為：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；水平讀數(shù)；
（6）依據(jù)鋁守恒，得2A1N～～A1₂O₃
                   82      102
                   x        m₂
所以$\frac{82}{x}=\frac{102}{{m}_{2}}$，解之得：x=$\frac{82{m}_{2}}{102}$，則質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{\frac{82{m}_{2}}{102}}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{41{m}_{2}}{51{m}_{1}}$，故答案為：$\frac{41{m}_{2}}{51{m}_{1}}$；
（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，故答案為：偏高．

點評 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗設(shè)計和實驗分析判斷，實驗基本操作和物質(zhì)性質(zhì)的掌握是關(guān)鍵，題目難度中等．