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(chǎn)領(lǐng)域。某氮化鋁樣品中可能含有碳或氧化鋁中的一種雜質(zhì)，現(xiàn)用圖Ⅰ所示的裝置來進行檢驗，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應AlN+NaOH+H₂ONaAlO₂+NH₃↑,已知NH₃極易溶解于水，Al在常溫下能與NaOH溶液反應：2Al+2NaOH+2H₂O2NaAlO₂+3H₂↑。根據(jù)反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分數(shù)，并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分(實驗中導管體積忽略不計)。

圖Ⅰ

(1)實驗有關(guān)操作為：

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.從分液漏斗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.讀取收集到水的體積

正確的操作順序為______________________。

(2)本實驗中檢查裝置氣密性的方法是________________________。

(3)廣口瓶中的試劑X可選用___________(填選項的標號)。

A.丁烷             B.酒精             C.植物油              D.CCl₄

(4)實驗結(jié)束后，若觀察到燒瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質(zhì)是________________。

(5)實驗結(jié)束后，分液漏斗中的NaOH溶液已經(jīng)全部加入燒瓶，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，則樣品中的AlN的質(zhì)量分數(shù)為___________(AlN的式量為41)，這一測定結(jié)果比實際值偏高，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中AlN的質(zhì)量分數(shù)。你認為這樣的改進是否可行？________________(填“可行”或“不可行”)。理由是________________________。

圖Ⅱ

Answer 1

(1)c、a、b、d

(2)關(guān)閉分液漏斗活塞，在量筒中加適量水浸沒導管口，微熱圓底燒瓶，量筒中產(chǎn)生氣泡，恢復到室溫時導管中形成一段液柱

(3)C  (4)碳

(5)×100%  加入的過量氫氧化鈉溶液占有一定的體積，使排出的水的體積偏大

(6)不可行  氨氣極易被硫酸吸收，發(fā)生倒吸現(xiàn)象

解析:根據(jù)題意，該實驗為一定量實驗，因此按裝置圖連接裝置后，首先要檢驗裝置的氣密性，其方法是：關(guān)閉分液漏斗活塞，在量筒中加適量水浸沒導管口，使裝置密閉，再微熱圓底燒瓶，使裝置內(nèi)氣體體積膨脹，若量筒中產(chǎn)生氣泡，恢復到室溫時導管中形成一段水柱，則氣密性良好。由于NH₃極易溶于水，因此，用NH₃排水時，必須用試劑X將NH₃與H₂O隔開，廣口瓶中的試劑X必須具備兩個條件：①不與NH₃、H₂O反應，不溶解NH₃，不溶于水；②密度比H₂O小。所以試劑X可選用植物油。實驗結(jié)束后，若燒瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質(zhì)是碳，因為AlN和Al₂O₃能與NaOH溶液反應，溶解于NaOH溶液中。

由AlN+NaOH+H₂ONaAlO₂+NH₃↑

  41 g                                   22.4 L

                                   a L

測定結(jié)果比實際值偏高，是因為加入的過量NaOH溶液占有一定的體積，使排出的水的體積偏大，即a值偏大。