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．某氮化鋁樣品中可能含有碳或氧化鋁中的一種雜質(zhì)，現(xiàn)用如圖Ⅰ所示的裝置來進(jìn)行檢驗(yàn)．使氮化鋁樣品和氫氧化鈉溶液反應(yīng)：
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑ 根據(jù)反應(yīng)中所產(chǎn)生氨氣的體積來測定樣品的氮化鋁的質(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：
A．往圓底燒瓶中放入AlN樣品w g，并向廣口瓶中加入水和X液體；
B．往圓底燒瓶中加入一定體積的過量的濃NaOH溶液；
C．檢驗(yàn)裝置的氣密性；
D．讀取收集到的水的體積；
正確的操作順序?yàn)?div id="lmb2bri" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

．
（2）本實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)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）
A．丁烷     B．酒精      C．植物油      D．四氯化碳
其理由

 

．
（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）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，量筒中收集到水的體積為a L，若當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則樣品中AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

（AlN的相對分子質(zhì)量為41），這一測定結(jié)果比實(shí)際值偏低，你認(rèn)為可能的原因是

 

．
（6）有人建議改用圖Ⅱ裝置進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)，欲通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．你認(rèn)為這樣的改進(jìn)是否可行？

 

（填“可行”或“不可行”），理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

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）根據(jù)氨氣極易溶于硫酸，會(huì)使導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)減小，使液體倒吸考慮，只要改進(jìn)后能防止液體倒吸即可．

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）濃氫氧化鈉溶液與水互溶，不能起到隔離作用．酒精易揮發(fā)，揮發(fā)出來的氣體對實(shí)驗(yàn)有影響，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

aL

22.4L/mol

=

a

22.4

mol，由方程式AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑可知，樣品中AlN的物質(zhì)的量為=

a

22.4

mol，所以AlN的質(zhì)量為

a

22.4

mol×41g/mol=

41a

22.4

g，樣品中AIN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

41a 22.4 g

Wg

×100%=

41a

22.4w

×100%；
故答案為：

41a

22.4w

×100%；
（6）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：不行，會(huì)造成倒吸；

點(diǎn)評：本題考查對實(shí)驗(yàn)原理的理解與實(shí)驗(yàn)操作評價(jià)、物質(zhì)含量測定、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是關(guān)鍵，是對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識與綜合運(yùn)用知識分析問題、解決問題的能力，學(xué)習(xí)中全面把握基礎(chǔ)知識．