Question

氮化鋁（AlN）陶瓷是一種類金剛石的新型無機(jī)非金屬材料．超細(xì)氮化鋁粉末被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域．其制取原理為：Al₂O₃+3C+N₂

高溫  .

2AlN+3CO
某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組成員根據(jù)氮化鋁的制取原理，進(jìn)行了如下探究．
問題1 在制取氮化鋁時(shí)由于反應(yīng)不完全，氮化鋁產(chǎn)品中所含雜質(zhì)除了碳以外還可能存在

 

（填化學(xué)式）．
問題2 為測(cè)定該產(chǎn)品中有關(guān)成分的含量，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)：
甲同學(xué)：稱取10.00g樣品，將其加入過量的氫氧化鈉溶液中共熱蒸干，AlN跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaAlO₂，并放出氨氣3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．則該樣品中的AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
問題3乙同學(xué)受到甲同學(xué)的啟發(fā)，提出利用圖I的裝置，通過測(cè)量AlN與過量NaOH溶液反應(yīng)所生成氨氣的體積來測(cè)定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì)）．實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可由錐形瓶中殘余固體測(cè)定雜質(zhì)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

（1）廣口瓶中的試劑X可以選用

 

．
A．苯  B．酒精  C．植物油  D．CCl₄
（2）廣口瓶的液體沒有裝滿（上方留有少量空間），實(shí)驗(yàn)測(cè)得NH₃的體積將

 

（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．
問題4 丙同學(xué)認(rèn)為：乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法可能因氣體體積測(cè)量不準(zhǔn)，導(dǎo)致誤差．建議改用圖Ⅱ裝置進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．你認(rèn)為測(cè)定的結(jié)果會(huì)

 

（填“偏高”或“偏低”），理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：問題1、根據(jù)物質(zhì)不一定完全反應(yīng)進(jìn)行判斷；
問題2、由題目信息可知，由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaAlO₂、并放出NH₃，據(jù)此得到方程式．
生成0.15molNH₃，根據(jù)氮元素守恒可知10.00g樣品中含有AlN的物質(zhì)的量為0.15mol，根據(jù)m=nM計(jì)算AlN的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算．
問題3、（1）X處在上層，密度比水小，且不溶于水、不吸收氨氣，用于隔離氨氣與水，注意由于苯易揮發(fā)，會(huì)浪費(fèi)試劑、影響氨氣體積測(cè)定；
（2）廣口瓶?jī)?nèi)的液體是否充滿不影響所收集到的NH₃體積大�。�
問題4、II中NH₃極易被吸收，發(fā)生倒吸現(xiàn)象，同時(shí)氨氣中含有水蒸氣，氨氣不能全部被稀硫酸吸收，影響氨氣質(zhì)量的測(cè)定．

解答： 解：?jiǎn)栴}1：反應(yīng)物中有氧化鋁固體可能未反應(yīng)完而留在AlN中，故答案為：Al₂O₃；
問題2：由于AlN跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成NaAlO₂、并放出NH₃，其反應(yīng)方程式為：AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑，生成NH₃的物質(zhì)的量為

3.36L

22.4L/mol

=0.15mol，根據(jù)氮元素守恒可知10.00g樣品中含有AlN的物質(zhì)的量為0.15mol，AlN的質(zhì)量為0.15mol×41g/mol=6.15g，樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

6.15g

10.0g

×100%=61.5%，
故答案為：61.5%；
問題3、（1）A、苯易揮發(fā)，會(huì)浪費(fèi)試劑，排出液體增大，影響氨氣體積測(cè)定，故A不選；
B、酒精易揮發(fā)，揮發(fā)出來的氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響，同時(shí)由于酒精易溶于水，也不能達(dá)到隔離的目的，故B不選；
C、植物油既不溶于水，密度小于水也不易揮發(fā)，可以把氨氣與水進(jìn)行隔離，故C選；
D、CCl₄密度大于水，不能起到隔離作用，故D不選；
故答案為：C；
（2）本次實(shí)驗(yàn)的目的在于測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積而不是收集純凈的氣體，氨氣排出裝多少水，氨氣的體積就是多少，廣口瓶?jī)?nèi)的液體是否充滿不影響所收集到的NH₃體積大小，
故答案為：不變；
問題4、II中NH₃極易被吸收，發(fā)生倒吸現(xiàn)象，同時(shí)氨氣中含有水蒸氣，裝置中的氨氣不能全部排出被燒杯中硫酸吸收，影響氨氣質(zhì)量的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果會(huì)偏低，
故答案為：偏低；II中反應(yīng)生成的氨氣有少部分殘留在錐形瓶中未被稀硫酸吸收，測(cè)定AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)分析判斷，理解實(shí)驗(yàn)原理是關(guān)鍵，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識(shí)，難度中等．