Question

氮化鋁（AIN）是一種新型的無機(jī)材料，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域．氮化鋁產(chǎn)品中往往含有炭和氧化鋁雜質(zhì)．化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為測定該產(chǎn)品中有關(guān)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別取一定量氮化鋁產(chǎn)品，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)．
已知：①AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
②該實(shí)驗(yàn)條件下，AlN不與O₂反應(yīng)，A1₂O₃與C、CO均不反應(yīng)．
（1）測氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．同學(xué)們設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置如圖：
請回答相關(guān)問題：
①廣口瓶中水上方的試劑X宜選用

 

．（填字母）．
a．酒精     b．植物油    c．四氯化碳
②廣口瓶中的液體未裝滿（上方留有空間），實(shí)驗(yàn)測得的NH₃的體積將

 

 （填字母）．
a．偏大    b．偏小    c．不受影響
③導(dǎo)氣管A的作用是

 

、

 

．
④實(shí)驗(yàn)中取該氧化鋁產(chǎn)品a g，實(shí)驗(yàn)測得氨的體積為b L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），則該氮化鋁產(chǎn)品中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（2）測炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
取四份不同質(zhì)量的氮化鋁產(chǎn)品粉末，分別在一定體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氧氣流中充分灼燒，反應(yīng)后測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)序號
氫化鋁產(chǎn)品粉末質(zhì)量/g	2.955	5.910	11.82	23.64
殘留氣體的體積/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	2.24	2.24	4.48	4.48

請計算（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）：
①實(shí)驗(yàn)I中氣體的成分是

 

②氮化鋁產(chǎn)品中炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）因?yàn)榈�化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)會生成氨氣，氨氣進(jìn)入廣口瓶后，如果裝置密閉，廣口瓶中壓強(qiáng)會增大，那么就會有水通過廣口瓶的長管進(jìn)入量筒中，根據(jù)等量法可知，進(jìn)入到廣口瓶中水的體積就等于生成的氨氣的體積．所以通過量筒中排出的水的體積就可以知道氨氣的體積，進(jìn)而根據(jù)方程式求出氮化鋁的質(zhì)量；
（2）①1到2：C質(zhì)量增大，氣體體積不變，說明多出來C和剩的氧氣反應(yīng)，C+O₂=CO₂，又因?yàn)?：1的關(guān)系，所以氣體的體積沒變，那1階段就是二氧化碳和氧氣，2到3：C又增多了，那在2的基礎(chǔ)上，多出的C和二氧化碳反應(yīng)，C+CO₂=2CO生成CO，C+CO₂=2CO，又因?yàn)檫@個反應(yīng)是1：2的關(guān)系，所以氣體體積增大一倍，3：到4：相當(dāng)于在3的基礎(chǔ)上C質(zhì)量增大，C和CO不反應(yīng)，所以氣體體積不變；
②利用第二組數(shù)據(jù)計算．

解答： 解：（1）①因?yàn)榘睔鈽O易溶于水，所以廣口瓶的水面上應(yīng)加一層物質(zhì)，來將氣體和水隔絕，酒精能溶于水，四氯化碳在下層，應(yīng)選用植物油，故答案為：b；
②廣口瓶中的氣壓之所以會增大，是因?yàn)橛邪睔膺M(jìn)入，所以無論廣口瓶中是否有空氣，進(jìn)入瓶中氨氣的體積都等于排進(jìn)量筒中水的體積，所以不受影響，
故答案為：c；
③導(dǎo)氣管A聯(lián)通分液漏斗上方和錐形瓶，可使上下壓強(qiáng)一致，所以平衡分液漏斗上方與錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)，使液體容易滴下；又由于體系內(nèi)壓強(qiáng)與外界壓強(qiáng)一致，所以可以
使滴下的液體體積不影響測定的NH₃的體積，
故答案為：平衡分液漏斗上方與錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)，使液體容易滴下；使滴下的液體體積不影響測定的NH₃的體積；
④設(shè)參加反應(yīng)的AlN質(zhì)量為x
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41                  1
x                

bL

22.4molL

x=

41b

22.4

，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

41b

22.4a

，故答案為：

41b

22.4a

；
（2）①1到2：C質(zhì)量增大，氣體體積不變，說明多出來C和剩的氧氣反應(yīng)，C+O₂=CO₂，又因?yàn)?：1的關(guān)系，所以氣體的體積沒變，那1階段就是二氧化碳和氧氣，2到3：C又增多了，那在2的基礎(chǔ)上，多出的C和二氧化碳反應(yīng)，C+CO₂=2CO生成CO，C+CO₂=2CO，又因?yàn)檫@個反應(yīng)是1：2的關(guān)系，所以氣體體積增大一倍，3：到4：相當(dāng)于在3的基礎(chǔ)上C質(zhì)量增大，C和CO不反應(yīng)，所以氣體體積不變，則實(shí)驗(yàn)1成分為：CO₂、O₂，故答案為：CO₂、O₂；
②第二組氣體成分只有CO，物質(zhì)的量為

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，氮化鋁產(chǎn)品粉末中C質(zhì)量為12g/mol×0.1mol=1.2g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

1.2g

5.910

×100%=20.30%，
故答案為：20.30%．

點(diǎn)評：此題是實(shí)驗(yàn)和利用化學(xué)方程式計算相結(jié)合的題目，該題步驟較多，應(yīng)認(rèn)真分析，另外要掌握住等量法是做此類實(shí)驗(yàn)題常用的方法．