Question

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)，現(xiàn)用圖I中的一些裝置來進(jìn)行檢驗(yàn)，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應(yīng)：
AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑
根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來測(cè)定樣品中的氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分（實(shí)驗(yàn)中導(dǎo)管體積忽略不計(jì)）

（1）實(shí)驗(yàn)有關(guān)操作為：a、往燒瓶中放入適量的AIN樣品：b、從分液漏斗往燒瓶中加入過量的濃NaOH； 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)椋篲_____．
（2）本試驗(yàn)中（圖I）檢査裝置氣密性的方法是：______．
（3）廣口瓶中的試劑X可選用______．（填選項(xiàng)的標(biāo)號(hào)）
A．汽油        B．酒精           C．植物油          D．CCl₄
（4）實(shí)驗(yàn)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）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得樣品的質(zhì)量為w g，氨氣的體積為aL（標(biāo)況下），則樣品中AIN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：______．
（6）有人改用圖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AIN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．你認(rèn)為是否可行？______ （填入“可行”、“不可行”），原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）制取氣體時(shí)，為防止裝置漏氣應(yīng)在連接裝置后立即進(jìn)行裝置氣密性檢查，確定裝置不漏氣后，本著先加固體后加液體的原則加入藥品；最后進(jìn)行氣體的收集與測(cè)量；
（2）關(guān)閉分液漏斗的活塞，裝置內(nèi)形成封閉環(huán)境，如果對(duì)裝置進(jìn)行加熱，裝置內(nèi)氣體受熱體積變大，若氣密性良好，就會(huì)觀察到廣口瓶中右側(cè)導(dǎo)管水柱上升，恒溫時(shí)水柱并不回落；
（3）產(chǎn)生的氨氣極易溶于水，為防止氨氣溶于水需要把氣體與水隔離，因此應(yīng)選擇不能與氨氣產(chǎn)生作用的液體作為隔離液；選用的試劑應(yīng)是和水不互溶，且密度大于水的．
（4）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì)，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，說明固體不溶于氫氧化鈉溶液．
（5）計(jì)算出氨氣的體積為aL的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計(jì)算出AlN的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算AlN的質(zhì)量，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義計(jì)算樣品中AIN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（6）氨氣能與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨而使稀硫酸溶液質(zhì)量增加，但由于反應(yīng)較為劇烈而會(huì)使稀硫酸倒吸，而造成燒杯內(nèi)質(zhì)量不準(zhǔn)確；為避免該現(xiàn)象出現(xiàn)，可在導(dǎo)管末端安裝倒扣漏斗防止倒吸．
解答：解：：（1）應(yīng)先進(jìn)行裝置氣密性檢驗(yàn)，然后依次加入固體藥品、液體藥品，最后進(jìn)行氣體排出水的測(cè)量，確定產(chǎn)生氣體體積；
故答案為：c、a、b、d；
（2）通過微熱或用手握熱使裝置內(nèi)氣體使氣體體積變大，如果裝置漏氣則不會(huì)觀察到裝置內(nèi)有明顯變化；如果氣密性良好，廣口瓶中右側(cè)導(dǎo)管水柱上升，松手后水柱回落；
故答案為：關(guān)閉分液漏斗活塞，用水緊握握熱錐形瓶，廣口瓶中右側(cè)導(dǎo)管水柱上升，松手后水柱回落，證明氣密性好；
（3）酒精、汽油雖然都不能與氨氣發(fā)生反應(yīng)，但它們卻都極易揮發(fā)，揮發(fā)出來的氣體對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響而且揮發(fā)完后不能再起到隔離氨氣與水接觸的作用；同時(shí)由于酒精易溶于水，也不能達(dá)到隔離的目的；CCl4密度大于水，不能起到隔離作用．而植物油既不溶于水，密度小于水也不易揮發(fā)，可以把氨氣與水進(jìn)行隔離；
故答案為：C；
（4）氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì)，氧化鋁易溶于NaOH溶液，而實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，說明固體不溶于氫氧化鈉溶液，所以雜質(zhì)是碳；
故答案為：碳．
（5）氨氣的體積為aL（標(biāo)況下）的物質(zhì)的量為=mol，由方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑可知，樣品中AlN的物質(zhì)的量為=mol，所以AlN的質(zhì)量為mol×41g/mol=g，樣品中AIN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=%．
故答案為：%．           
（6）氨氣極易溶于稀硫酸而出現(xiàn)倒吸，因此，該裝置不能準(zhǔn)確測(cè)量產(chǎn)生氨氣的量；可在導(dǎo)管末端連接漏斗倒扣在液面上，剛氨氣大量吸收時(shí)，燒杯內(nèi)液面下降而脫離接觸，可以防止稀硫酸的倒吸；
故答案為：不可行；氨氣極易被吸收，發(fā)生倒吸現(xiàn)象．
點(diǎn)評(píng)：本題考查對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解與實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)、物質(zhì)含量測(cè)定、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，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)．