Question

9．碳化鋁（Al₄C₃）用于冶金及催化劑，可由兩種單質(zhì)在高溫下直接化合來制備，含有大量氮化鋁（AlN）和少量Al₂O₃．
已知：①AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑．
②Al₄C₃與水接觸，會很快放出易燃氣體甲烷，并生成氫氧化鋁．
為測定某Al₄C₃樣品的含量，設(shè)計如下實驗方案：取一定量的樣品，選擇以下裝置測定樣品中Al₄C₃的純度（夾持儀器已略去）．

（1）寫出Al₄C₃與過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式Al₄C₃+4NaOH+4H₂O=4NaAlO₂+3CH₄↑．
（2）測定樣品中Al₄C₃的純度可以選擇上圖裝置中的A、D、C．
（3）完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實驗藥品，接下來的實驗操作是打開分液漏斗活塞，滴加NaOH濃溶液至不再產(chǎn)生氣體．然后關(guān)閉分液漏斗活塞，恢復(fù)到室溫后，上下調(diào)節(jié)量氣管使左右液面相平，然后讀數(shù)．
（4）若要選擇裝置D：則D裝置中所裝試劑是濃硫酸，作用是吸收氨氣，裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸．
（5）為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是B（填字母）．
A．CCl₄B．H₂O              C．
（6）①若樣品中含鋁元素的質(zhì)量是13.5g，滴加100mL氫氧化鈉溶液，樣品完全溶解且氫氧化鈉也恰好完全反應(yīng)，則所加氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為5mol/L．（忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化）
②若將a處膠管用彈簧夾夾住，其他操作均同上（樣品完全反應(yīng)），則最終測定的結(jié)果偏大．（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）

Answer 1

分析 （1）由題Al₄C₃與水接觸，會很快放出易燃氣體甲烷，并生成氫氧化鋁，生成的氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉；
（2）測定樣品中Al₄C₃的純度原理是用足量氫氧化鈉與樣品中Al₄C₃完全反應(yīng)，量取生成的甲烷氣體，從而可測得Al₄C₃的百分含量，樣品中AlN與氫氧化鈉反應(yīng)生成氨氣，排除氨氣的干擾即可；
（3）有氣體參與的實驗要先檢查裝置的氣密性；
（4）D裝置吸收氨氣，根據(jù)氨氣的性質(zhì)分析；
（5）C裝置測定生成甲烷的體積，根據(jù)甲烷的溶解性分析；
（6）①樣品完全溶解且氫氧化鈉也恰好完全反應(yīng)，最終生成NaAlO₂，根據(jù)原子守恒，鈉原子與鋁原子質(zhì)量相等，據(jù)此計算；
②如果將a處夾住，則滴加的液體體積也會排出一定量的液體，所以導(dǎo)致測得的氣體體積偏大．

解答 解：（1）Al₄C₃與過量氫氧化鈉溶液反應(yīng)，Al₄C₃與水反應(yīng)生成甲烷和氫氧化鋁，生成的氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，反應(yīng)為：Al₄C₃+4NaOH+4H₂O=4 NaAlO₂+3CH₄↑；
故答案為：Al₄C₃+4NaOH+4H₂O=4 NaAlO₂+3CH₄↑；
（2）測定樣品中Al₄C₃的純度原理是用足量氫氧化鈉與樣品中Al₄C₃完全反應(yīng)，量取生成的甲烷氣體，從而可測得Al₄C₃的百分含量，而樣品中AlN與氫氧化鈉反應(yīng)生成氨氣，排除氨氣的干擾即可，故用A裝置將樣品與氫氧化鈉反應(yīng)，用D裝置盛放濃硫酸吸收氨氣，用C裝置測定生成的甲烷；
故答案為：D；
（3）有氣體參與的實驗要先檢查裝置的氣密性；
故答案為：檢查裝置氣密性；
（4）D裝置吸收氨氣確定生成氨氣的量，氨氣為堿性氣體極易溶于水，故選擇濃硫酸可充分吸收，同時為防止倒吸，D裝置接一個球形干燥管；
故答案為：濃硫酸；吸收氨氣；防止倒吸；
（5）C裝置測定生成甲烷的體積，裝置中的X不能溶解甲烷，甲烷不溶于水，故X為水；
故答案為：B；
（6）①樣品中含鋁元素的質(zhì)量是13.5g，n（Al）=0.5mol，滴加100mL氫氧化鈉溶液，樣品完全溶解且氫氧化鈉也恰好完全反應(yīng)，最終生成NaAlO₂，根據(jù)原子守恒，鈉原子與鋁原子質(zhì)量相等，則n（Na）=0.5mol，則所加氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為0.5mol÷0.1L=5mol/L；
故答案為：5mol/L；
②如果將a處夾住，裝置內(nèi)壓強變化則滴加的液體體積也會排出一定量的液體，所以導(dǎo)致測得的氣體體積偏大；
故答案為：偏大．

點評 本題考查了物質(zhì)含量的測定探究實驗設(shè)計和實驗分析判斷，把握實驗基本操作和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等，注意把握實驗原理以及各部操作的目的，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗?zāi)芰�和計算能力�?/p>