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【題目】氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料。為了分析某AlN樣品(樣品中的雜質不與NaOH溶液反應)中 AlN的含量,某實驗小組設計了如下兩種實驗方案。已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3

【方案1】取一定量的樣品,用以下裝置測定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。

(1)上圖裝置中,U形管B中所裝固體為________,C中球形干燥管的作用是_______________________。

(2)關閉K1打開K2打開分液漏斗活塞,加入NaOH濃溶液,至不再產生氣體。打開K1,通入氮氣一段時間,測定C裝置反應前后的質量變化。通入氮氣的目的是_______________________________________。

(3)由于上述裝置還存在____________缺陷,導致測定結果偏高。

【方案2】按以下步驟測定樣品中AlN的純度:

(4)步驟生成沉淀的離子方程式為___________________。

(5)步驟的操作中用到的主要玻璃儀器_________。AlN的純度是__________(用m1、m2表示)。

【答案】 堿石灰(或其他合理答案) 防止倒吸 把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置 未排除C裝置出口處空氣中水蒸氣的干擾 CO2 +AlO2-+2H2O =HCO3-+Al(OH)3 漏斗、燒杯、玻璃棒

【解析】【方案1】(1)上圖裝置中,U形管B中所裝固體為堿石灰,是用來干燥氨氣的;氨氣是與濃硫酸能發(fā)生反應的氣體,易發(fā)生倒吸,圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用;
(2)通入氮氣的目的是,反應生成氨氣后把裝置中的氣體全部趕入裝置C被濃硫酸吸收,準確測定裝置C的增重計算;
(3)裝置存在缺陷是空氣中的水蒸氣也可以進入裝置C,使測定結果偏高,需要連接一個盛堿石灰干燥管;

【方案2】(4)步驟生成的沉淀是氫氧化鋁,是偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳氣體反應生成,反應的離子方程式為:CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓;
(5)上述分析可知步驟是過濾洗滌得到氫氧化鋁沉淀,測定原理是:A1N+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀:CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓,氫氧化鋁灼燒得到氧化鋁,通過測定氧化鋁得質量來計算氮化鋁的質量,Al2O3物質的量==mol,依據氮元素守恒得到樣品中氮元素物質的量=n(AlN)=mol×2=mol,A1N的純度=×100%=。

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