Question

氮化鋁(AlN)是一種新型無(wú)機(jī)材料，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域。某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì)，現(xiàn)用圖Ⅰ裝置進(jìn)行檢驗(yàn)，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應(yīng)AlN+NaOH+H₂ONaAlO₂+NH₃↑，根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來(lái)測(cè)定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)確定雜質(zhì)的成分(實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì))。

(1)實(shí)驗(yàn)有關(guān)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(guò)量的濃NaOH；c.檢查裝置的氣密性；d.測(cè)定收集到水的體積。正確的操作順序?yàn)開(kāi)____________。

(2)本試驗(yàn)中檢查裝置氣密性的方法是______________。

(3)廣口瓶中的試劑X可選用___________(填選項(xiàng)序號(hào))。

A.汽油            B.酒精         C.植物油             D.四氯化碳

(4)廣口瓶的液體沒(méi)有裝滿(上方留有少量空間)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH₃的體積將____________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質(zhì)是__________________。

(6)若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得樣品的質(zhì)量為w g，氨氣的體積為a L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)______________(AlN的相對(duì)分子質(zhì)量為41)。

(7)有人改用圖Ⅱ裝置進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)定燒杯中硫酸的增重來(lái)確定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。你認(rèn)為是否可行____________(填“可行”或“不可行”)，原因是_________________，改進(jìn)的方法是___________________________________________________________________。

Answer 1

【解析】(1)正確的操作順序?yàn)閏(檢查裝置的氣密性)→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(guò)量的濃NaOH)→d(測(cè)定收集到水的體積)。

(2)檢查裝置的氣密性，在本題中可以這樣操作：向量筒中加入適量的水，直至把導(dǎo)管的下端浸沒(méi)在水面下，關(guān)閉分液漏斗的活塞，微熱錐形瓶，如果能觀察到廣口瓶右邊的長(zhǎng)導(dǎo)管中形成一段水柱，量筒內(nèi)的導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明裝置的氣密性良好。

(3)用排水法測(cè)定氣體的體積，通常只適用于難溶于水的氣體，本題中產(chǎn)生的NH₃是極易溶于水的，需要對(duì)裝置進(jìn)行某方面的“特殊處理”(即在瓶?jī)?nèi)的水面上加一層“保護(hù)膜”，防止NH₃直接與水接觸)。因?yàn)槠�油易揮發(fā)，酒精易溶于水，四氯化碳密度比水大而沉于水底，植物油比水輕浮在水面上且不易揮發(fā)，選C。

(4)如果廣口瓶中的液體沒(méi)裝滿，上方空間有少量空氣，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)原理是讓產(chǎn)生的氣體將廣口瓶中的水排出，最終是通過(guò)測(cè)量量筒里水的體積來(lái)確定氣體體積，如果廣口瓶?jī)?nèi)上方空間預(yù)先有空氣，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，裝置內(nèi)仍有氣體，同溫同壓下其氣體體積相同，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中排出水的體積不會(huì)受到影響。

(5)樣品中的AlN和Al₂O₃都能溶于NaOH溶液生成NaAlO₂溶液，最終留下的固體是碳。

(6)根據(jù)關(guān)系式AlN—NH₃↑，可以直接求出樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w（AlN）=×100%=%。

(7)不可行，因?yàn)镹H₃極易被水(或硫酸)吸收產(chǎn)生液體倒吸現(xiàn)象(說(shuō)明：如果燒杯中的硫酸溶液一旦倒吸進(jìn)入左邊的錐形瓶?jī)?nèi)，就不能再用測(cè)定燒杯中硫酸溶液增重的方法來(lái)測(cè)定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)了!)。最后一問(wèn)，是一道開(kāi)放性的設(shè)計(jì)，能充分考查學(xué)生的創(chuàng)新能力，只要原理正確，操作簡(jiǎn)單，答案合理就行，例如，改進(jìn)方法：在燒杯內(nèi)的導(dǎo)管末端連一個(gè)倒置的漏斗，使漏斗的邊緣剛好浸沒(méi)在硫酸中(或其他合理答案)。

【答案】(1)cabd  (2)向量筒中加入適量的水，直至把導(dǎo)管的下端浸沒(méi)在水面下，關(guān)閉分液漏斗的活塞，微熱錐形瓶，如果能觀察到廣口瓶右邊的長(zhǎng)導(dǎo)管中形成一段水柱，量筒內(nèi)的導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明裝置的氣密性良好。(3)c  (4)不變  (5)碳  (6)％  (7)不可行，因?yàn)镹H₃極易被水(或硫酸)吸收產(chǎn)生液體倒吸現(xiàn)象(說(shuō)明：如果燒杯中的硫酸溶液一旦倒吸進(jìn)入左邊的錐形瓶?jī)?nèi)，就不能再用測(cè)定燒杯中硫酸溶液增重的方法來(lái)測(cè)定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)了!)。改進(jìn)方法：在燒杯內(nèi)的導(dǎo)管末端連一個(gè)倒置的漏斗，使漏斗的邊緣剛好浸沒(méi)在硫酸中(或其他合理答案)。