Question

工業(yè)制得的氮化鋁(AlN)產(chǎn)品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質(zhì)。某同學(xué)設(shè)計了如下實驗分別測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分數(shù)(忽略NH3在強堿性溶液中的溶解)。

(1)實驗原理

①Al4C3與硫酸反應(yīng)可生成CH4；

②AlN溶于強酸產(chǎn)生銨鹽，溶于強堿生成氨氣，請寫出AlN與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式____________________________________________________。

(2)實驗裝置(如圖所示)

 

(3)實驗過程

①連接實驗裝置，檢驗裝置的氣密性。稱得D裝置的質(zhì)量為y g，滴定管的讀數(shù)為a mL。

②稱取x g AlN樣品置于錐形瓶中；塞好膠塞，關(guān)閉活塞_____________，打開活塞______________，通過分液漏斗加入稀硫酸，與錐形瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。

③待反應(yīng)進行完全后，關(guān)閉活塞_____________，打開活塞_____________，通過分液漏斗加入過量____________(填化學(xué)式)，與燒瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。

④__________________(填入該步應(yīng)進行的操作)。

⑤記錄滴定管的讀數(shù)為b mL，稱得D裝置的質(zhì)量為z g，

(4)數(shù)據(jù)分析

①AlN的質(zhì)量分數(shù)為___________________。

②若讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，則所測氣體的體積_________________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。

③Al4C3的質(zhì)量分數(shù)為________。(該實驗條件下的氣體摩爾體積為Vm)。

 

Answer 1

　(1)AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑

(3)②K2、K3　K1

③K1　K3　NaOH

④打開K2, 通入空氣一段時間

(4)①×100%　②偏小　③×100%

【解析】　(1)AlN與強酸、強堿的反應(yīng)實質(zhì)上是AlN先與水發(fā)生水解反應(yīng)，生成Al(OH)3和NH3，生成物然后再分別與強酸或強堿反應(yīng)。

(2)從實驗裝置和實驗步驟上看，本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應(yīng)，量取生成的甲烷氣體，從而可測得Al4C3的百分含量；用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱量其質(zhì)量，從而求得AlN的質(zhì)量分數(shù)。為了保證生成的氨氣全部被吸收，實驗裝置設(shè)計了K2這一活塞和導(dǎo)管，目的就是反應(yīng)后從此處通入惰性氣體將氨氣排出被充分吸收。根據(jù)氮原子守恒，氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量，可求得AlN的質(zhì)量分數(shù)；根據(jù)碳原子守恒，Al4C3的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量的三分之一，可求得Al4C3的質(zhì)量分數(shù)。