Question

12．氮化鋁（AlN）是一種新型無機(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)，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并完成了如下實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繙y(cè)定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【實(shí)驗(yàn)原理】AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑、Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O
【實(shí)驗(yàn)裝置】如圖
【實(shí)驗(yàn)步驟】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量的NaOH濃溶液
（不考慮氨氣在NaOH濃溶液中的溶解）；
c．檢驗(yàn)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)閏abd．
【交流與討論】
（1）廣口瓶中試劑x可以選用的物質(zhì)是植物油，x的作用是防止氨氣溶解于水；
（2）廣口瓶中液體沒有裝滿，對(duì)氨氣體積的測(cè)量無（填“有”或“無”）影響；
（3）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)是碳；
（4）小李同學(xué)查閱資料得知實(shí)驗(yàn)條件下收集到的氣體密度為0.68g/L，若實(shí)驗(yàn)中所用量筒規(guī)格為500mL，則從理論上分析參加反應(yīng)的AlN質(zhì)量的最大值為0.82g
【反思與評(píng)價(jià)】
指導(dǎo)老師認(rèn)為，利用上述實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量結(jié)果總會(huì)偏大，原因是會(huì)使液體沿著導(dǎo)管倒吸入錐形瓶?jī)?nèi)，改進(jìn)方法是在導(dǎo)管末端接一倒置的漏斗．

Answer 1

分析 根據(jù)氮化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)會(huì)生成氨氣，氨氣進(jìn)入廣口瓶后，如果裝置密閉，廣口瓶中壓強(qiáng)會(huì)增大，那么就會(huì)有水通過廣口瓶的長(zhǎng)管進(jìn)入量筒中，根據(jù)等量法可知，進(jìn)入到廣口瓶中水的體積就等于生成的氨氣的體積．所以通過量筒中排出的水的體積就可以知道氨氣的體積，然后有氨氣的密度求出氨氣的質(zhì)量，進(jìn)而根據(jù)方程式求出氮化鋁的質(zhì)量進(jìn)行分析．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)步驟】實(shí)驗(yàn)操作順序一般是：連好裝置、檢驗(yàn)裝置的氣密性、裝入固體藥品、裝入液體藥品、收集、尾氣處理等，所以正確的操作順序應(yīng)為：cabd；
【交流與討論】（1）因?yàn)榘睔鈽O易溶于水，所以廣口瓶的水面上應(yīng)加一層植物油，來將氣體和水隔絕；
（2）廣口瓶中的氣壓之所以會(huì)增大，是因?yàn)橛邪睔膺M(jìn)入，無論廣口瓶中是否有空氣，進(jìn)入瓶中氨氣的體積都等于排進(jìn)量筒中水的體積，對(duì)氨氣體積的測(cè)量無影響；
（3）因?yàn)榈�化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì)，氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)而碳和氫氧化鈉不反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)束后錐形瓶中的剩余固體是碳；
（4）由量筒規(guī)格可知，測(cè)量氨氣體積的最大值為500ml，即0.5L，那么質(zhì)量為：0.5L×0.68g/L=0.34g
設(shè)參加反應(yīng)的AlN質(zhì)量的最大值為x
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41                  17
x                   0.34g
$\frac{41}{x}$=$\frac{17}{0.34g}$
x=0.82g
【反思與評(píng)價(jià)】氨氣極易溶于硫酸，會(huì)使導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)迅速減小，使液體倒吸入導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)入錐形瓶，在導(dǎo)管末端接一倒置的漏斗，不會(huì)引起液體倒吸．
故答案為：【實(shí)驗(yàn)步驟】cabd；
【交流與討論】（1）植物油，防止氨氣溶解于水；
（2）無；
（3）碳；
（4）0.82g；
【反思與評(píng)價(jià)】會(huì)使液體沿著導(dǎo)管倒吸入錐形瓶?jī)?nèi)，在導(dǎo)管末端接一倒置的漏斗．

點(diǎn)評(píng) 本題是實(shí)驗(yàn)和利用化學(xué)方程式計(jì)算相結(jié)合的題目，該題步驟較多，應(yīng)認(rèn)真分析，另外要掌握住等量法是做此類實(shí)驗(yàn)題常用的方法．