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．某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，現用圖Ⅰ中的一些裝置來進行檢驗，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，根據反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中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）已知：NH₃非常容易溶于水，氧化鋁易溶于NaOH溶液．
（1）實驗有關操作為：a、往錐形瓶中放入適量的AlN樣品：b、從分液漏斗往錐形瓶中加入過量的濃NaOH；c、檢驗裝置的氣密性；d、測定收集到水的體積．正確的操作順序為

cabd

．
（2）本試驗中檢查裝置氣密性的方法是

關閉分液漏斗開關，將導管一端浸入水中，用手緊握錐形瓶外壁，如果導管口有氣泡冒出，說明氣密性良好，否則裝置漏氣．

．
（3）廣口瓶中的試劑X可選用

B

（填選項的標號）．
A  酒精       B  植物油
（4）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

不變

（填偏大、偏小或不變）．
（5）實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質是

碳

．
（6）若實驗中測得樣品的質量為wg，氨氣的體積為aL（標況下），則樣品中AlN的質量分數為

4100a

22.4w

%

（AlN的相對分子質量為41，每22.4L氨氣質量為17g）．
（7）有人改用圖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．你認為是否可行？

不可行

（填入“可行”、“不可行”）．原因是

會使液體沿著導管倒吸入錐形瓶內

，改進的方法為

在導管末端接一倒置的漏斗

．

Answer 1

分析：（1）根據制取氣體的一般實驗步驟考慮；（2）只要先將裝置密封再利用熱脹冷縮原理進行氣密性驗證；（3）根據廣口瓶中的試劑X的作用考慮；（4）根據反應前后廣口瓶的上方留有的少量空間填充氣體變化考慮；（5）根據雜質是否與氫氧化鈉溶液反應考慮；（6）先根據每22.4L氨氣質量為17g，計算出氨氣的體積為aL的質量，再根據方程式計算出AlN的質量，再除以wg乘以百分之百；（7）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）制取氣體時首先要檢查裝置氣密性，再裝藥品，先裝固體，再裝液體，最后用排水法測氨氣的體積；
（2）關閉分液漏斗開關，使裝置處于密閉體系，將導管一端浸入水中，用手緊握錐形瓶外壁，由于熱脹冷縮，錐形瓶內氣體受熱膨脹，如果導管口有氣泡冒出，說明氣密性良好，否則裝置漏氣；
（3）廣口瓶中的試劑X的作用是將氨氣與水隔開，因為氨氣極易溶于水，由于酒精能以任意比例與水互溶，所以不能用酒精，要用植物油將氨氣與水隔開，水不溶于油；
（4）反應前廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是空氣，反應后廣口瓶的上方留有的少量空間填充的是氨氣，氨氣代替了開始的空氣，把最后空間中沖入的氨氣當成開始時的空氣即可，所以對實驗結果沒有影響；
（5）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；
（6）根據每22.4L氨氣質量為17g，計算出氨氣的體積為aL的質量：

17a

22.4

，設生成這些氨氣，需要參加反應的氮化鋁質量為X則：
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41                  17
X                  

17a

22.4

  根據：

41

17

=

X

17a 22.4

解得X=

41a

22.4

，所以樣品中AlN的質量分數為：

41a

22.4w

×100%=

4100a

22.4w

%；
（7）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：（1）cabd；（2）關閉分液漏斗開關，將導管一端浸入水中，用手緊握錐形瓶外壁，如果導管口有氣泡冒出，說明氣密性良好，否則裝置漏氣；（3）B；（4）不變；（5）碳；（6）

4100a

22.4w

%；（7）不可行；會使液體沿著導管倒吸入錐形瓶內；在導管末端接一倒置的漏斗．

點評：解答本題要知道制取氣體的一般步驟，知道用排水法測定氣體體積的方法，由于氨氣極易溶于水，要用植物油將氨氣與水分開；知道代入方程式計算的數值只能是質量，必須把體積換算成質量再進行列比例式計算．