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(jì)了如下實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(忽略NH3在強(qiáng)堿性溶液中的溶解)。

(1)實(shí)驗(yàn)原理

①Al4C3與硫酸反應(yīng)可生成CH4；

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

(2)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)

 

(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

①連接實(shí)驗(yàn)裝置，檢驗(yàn)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(guò)分液漏斗加入稀硫酸，與錐形瓶?jī)?nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。

③待反應(yīng)進(jìn)行完全后，關(guān)閉活塞_____________，打開活塞_____________，通過(guò)分液漏斗加入過(guò)量____________(填化學(xué)式)，與燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。

④__________________(填入該步應(yīng)進(jìn)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?jǐn)?shù)為___________________。

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

③Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。(該實(shí)驗(yàn)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(shí)間

(4)①×100%　②偏小　③×100%

【解析】　(1)AlN與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的反應(yīng)實(shí)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(qiáng)酸或強(qiáng)堿反應(yīng)。

(2)從實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟上看，本實(shí)驗(yàn)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(cè)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?jǐn)?shù)。為了保證生成的氨氣全部被吸收，實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)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?jǐn)?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?jǐn)?shù)。