Question

氮化鋁（AlN）是一種新型無機材料，廣泛應用于集成電路生產領域．某氮化鋁樣品中可能含有碳或氧化鋁中的一種雜質，現用如圖Ⅰ所示的裝置來進行檢驗．使氮化鋁樣品和氫氧化鈉溶液反應：
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑ 根據反應中所產生氨氣的體積來測定樣品的氮化鋁的質量分數，并根據實驗現象來確定雜質的成分（實驗中導管體積忽略不計）

（1）實驗有關操作：
A．往圓底燒瓶中放入AlN樣品w g，并向廣口瓶中加入水和X液體；
B．往圓底燒瓶中加入一定體積的過量的濃NaOH溶液；
C．檢驗裝置的氣密性；
D．讀取收集到的水的體積；
正確的操作順序為

 

．
（2）本實驗中檢驗裝置氣密性的方法是

 

．
（3）廣口瓶中的試劑X可選用

 

（填選項的標號）
A．丁烷     B．酒精      C．植物油      D．四氯化碳
其理由

 

．
（4）實驗結束后，若觀察到燒瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質是

 

．
（5）實驗結束后，量筒中收集到水的體積為a L，若當時的實驗條件為標準狀況，則樣品中AlN的質量分數為

 

（AlN的相對分子質量為41），這一測定結果比實際值偏低，你認為可能的原因是

 

．
（6）有人建議改用圖Ⅱ裝置進行同樣實驗，欲通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品AlN的質量分數．你認為這樣的改進是否可行？

 

（填“可行”或“不可行”），理由是

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）制取氣體時，為防止裝置漏氣應在連接裝置后立即進行裝置氣密性檢查，確定裝置不漏氣后，本著先加固體后加液體的原則加入藥品；最后進行氣體的收集與測量；
（2）關閉分液漏斗的活塞，裝置內形成封閉環(huán)境，如果對裝置進行加熱，裝置內氣體受熱體積變大，若氣密性良好，就會觀察到廣口瓶中右側導管水柱上升，恒溫時水柱并不回落；
（3）產生的氨氣極易溶于水，為防止氨氣溶于水需要把氣體與水隔離，因此應選擇不能與氨氣產生作用的液體作為隔離液；選用的試劑應是和水不互溶，且密度大于水的；
（4）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，說明固體不溶于氫氧化鈉溶液；
（5）計算出氨氣的體積為aL的物質的量，再根據方程式計算出AlN的物質的量，進而計算AlN的質量，利用質量分數的定義計算樣品中AIN的質量分數；
（6）根據氨氣極易溶于硫酸，會使導管內壓強減小，使液體倒吸考慮，只要改進后能防止液體倒吸即可．

解答： 解：（1）應先進行裝置氣密性檢驗，然后依次加入固體藥品、液體藥品，最后進行氣體排出水的測量，確定產生氣體體積；
故答案為：c、a、b、d；
（2）通過微熱或用手握熱使裝置內氣體使氣體體積變大，如果裝置漏氣則不會觀察到裝置內有明顯變化；如果氣密性良好，廣口瓶中右側導管水柱上升，松手后水柱回落；
故答案為：關閉分液漏斗活塞，用水緊握握熱錐形瓶，廣口瓶中右側導管水柱上升，松手后水柱回落，證明氣密性好；
（3）濃氫氧化鈉溶液與水互溶，不能起到隔離作用．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；CCl4密度大于水，不能起到隔離作用．而植物油既不溶于水，密度小于水也不易揮發(fā)，可以把氨氣與水進行隔離；
故答案為：C；
（4）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，說明固體不溶于氫氧化鈉溶液，所以雜質是碳；
故答案為：碳、
（5）氨氣的體積為aL（標況下）的物質的量為

aL

22.4L/mol

=

a

22.4

mol，由方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑可知，樣品中AlN的物質的量為=

a

22.4

mol，所以AlN的質量為

a

22.4

mol×41g/mol=

41a

22.4

g，樣品中AIN的質量分數為

41a 22.4 g

Wg

×100%=

41a

22.4w

×100%；
故答案為：

41a

22.4w

×100%；
（6）氨氣極易溶于硫酸，會使導管內壓強迅速減小，使液體倒吸入導管內進入錐形瓶，在導管末端接一倒置的漏斗，不會引起液體倒吸；
故答案為：不行，會造成倒吸；

點評：本題考查對實驗原理的理解與實驗操作評價、物質含量測定、化學計算等，難度中等，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．