Question

【題目】工業(yè)制得的氮化鋁(AlN)產(chǎn)品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質(zhì)。某同學(xué)設(shè)計了如下實驗分別測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(忽略NH3在強(qiáng)堿性溶液中的溶解)。

（1）實驗原理:①Al4C3與硫酸反應(yīng)可生成CH4。

②AlN溶于強(qiáng)酸產(chǎn)生銨鹽，溶于強(qiáng)堿生成氨氣。

寫出Al4C3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程 。

（2）實驗裝置(如圖所示):

（3）實驗過程:

①連接實驗裝置，檢驗裝置的氣密性。稱得D裝置的質(zhì)量為yg，滴定管的讀數(shù)為amL

②稱取xgAlN樣品置于裝置B瓶中；塞好膠塞，關(guān)閉活塞K2、K3 ，打開活塞K1，通過分液漏斗加入稀硫酸，與裝置B瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。

③待反應(yīng)進(jìn)行完全后，關(guān)閉活塞K1，打開活塞K3 ，通過分液漏斗加入過量NaOH ，與裝置B瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。

④ (填入該步應(yīng)進(jìn)行的操作)。

⑤記錄滴定管的讀數(shù)為bmL，稱得D裝置的質(zhì)量為zg。

（4）數(shù)據(jù)分析:(已知：該實驗條件下的氣體摩爾體積為Vm L·mol－1)

①Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

②若讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，則所測氣體的體積 (填“偏大”、“偏小”或“無影響”下同)。若分液漏斗和吸濾瓶間沒有用橡膠管連通，則所測氣體的體積 。

③AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。

Answer 1

【答案】

（1）Al4C3 +6H2SO4==2Al2(SO4)3+3CH4↑

（3）④打開K2通入空氣一段時間

（4）① ；②偏��；偏大；③×100%

【解析】

試題分析：（1）Al4C3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al4C3 +6H2SO4==2Al2(SO4)3+3CH4↑，故答案為：Al4C3 +6H2SO4=2Al2(SO4)3+3CH4↑；

（3）實驗過程：從實驗裝置和實驗步驟上看，本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中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；用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱量其質(zhì)量，從而求得AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。通過分液漏斗加入稀硫酸，硫酸與樣品中Al4C3完全反應(yīng)，量取生成的甲烷氣體，從而測得Al4C3的百分含量，故應(yīng)關(guān)閉活塞K2、K3，打開活塞 K1。用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng)，充分吸收生成的氨氣，并稱量其質(zhì)量，從而求得AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。故應(yīng)關(guān)閉活塞K1，打開活塞K3由②中分析可知，通過分液漏斗加入過量氫氧化鈉溶液，裝置中殘留部分氨氣，打開K2，通入空氣一段時間，排盡裝置的氨氣，被裝置D完全吸收，防止測定的氨氣的質(zhì)量偏小，故答案為：打開K2，通入空氣一段時間；

（4）數(shù)據(jù)分析：

①甲烷的體積為(a-b)mL，物質(zhì)的量為=×10-3mol，根據(jù)碳原子的守恒，Al4C3的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量的三分之一，所以Al4C3的質(zhì)量為××10-3mol×144g/mol=×10-3g，Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=×100%．故答案為：×100%。

②讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，氣體的壓強(qiáng)大于大氣壓，測定氣體甲烷的體積偏小，若分液漏斗和吸濾瓶間沒有用橡膠管連通，則所測氣體的的壓強(qiáng)小于外界大氣壓，使得所測氣體的體積偏大，故答案為：偏小；偏大；

③氨氣的質(zhì)量為(z-y)g，物質(zhì)的量為=mol，根據(jù)氮原子的守恒，氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量，所以AlN的質(zhì)量為mol×41g/mol=g，故AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%，故答案為：×100%。