题目内容
【题目】工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)。
(1)实验原理:
①Al4C3与硫酸反应可生成CH4;
②AIN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气,请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式:__________________________________________________________________
(2)实验装置(如图所示,量气管为碱式滴定管改装)
连好装置后,首先应进行的操作是_____________________________________ 。
(3)实验过程:称得装置D的初始质量为y g;称取x g AlN样品置于装置B锥形瓶中,各装置中加入相应药品,重新连好装置;读取量气管的初始读数为a mL(量气装置左右液面相平)。
①欲首先测量Al4C3质量分数的有关数据,对K1、K2、K3三个活塞的操作是关闭活塞_______,打开活塞______。
②若无恒压管,对所测气体体积的影响是_______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③量气管中液面不再发生变化,说明反应已经结束。读取读数之前,应对量气管进行的操作为 ______________________________________ ;若量气管中的液面高于右侧球形容器中的液面,所测气体的体积_________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
④记录滴定管的读数为b mL(已知:该实验条件下的气体摩尔体积为Vm L· mol-1),则Al4C3的质量分数为___________(用可能含a、b、x、y、Vm的代数式表示)。
⑤测量AlN质量分数的数据:首先关闭活塞K1,打开活塞K3,通过分液漏斗加入过量NaOH溶液,与装置B瓶内物质充分反应;反应完成后,___________________________(填该步应进行的操作),最后称得装置D的质量为z g。
【答案】AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑ 检查装置的气密性 K2、K3 K1 偏大 调整量气管高度,使左右两边液面相平 偏小 打开K2,通入一段时间空气
【解析】
本题是一道综合题,主要考察无机实验以及化学反应动力学,根据题意是要通过测量生成的气体的量来求样品的纯度,据此来作答,难度一般。
(1)中的铝元素是+3价的,因此在碱性环境中会转化为,加上题干信息可知还有一种产物是氨气,据此写出方程式即可: ;
(2)在进行涉及到气体的实验时,组装好仪器后一定要先检查气密性再开始实验,否则会造成实验结果不准甚至实验失败;
(3)①根据题意,若要知道的质量分数,我们要测出与硫酸反应生成的体积,测体积需要使用装置A中的量气管,因此我们要先打开K1,关闭K2、K3,让生成的大部分进入量气管中;
②分液漏斗上的恒压管起到平衡压强的作用,若无恒压管,滴入B中的酸液会将B中的空气“赶”入量气管,导致所测气体的体积偏大;
③在读取读数前一定要先调整量气管高度,使左右两边液面相平,这是操作量气管时的基本要求;若量气管中液面高于右侧球形容器中的液面,也就是说右侧的压强更大,有部分待测气体尚未进入左侧量气管,导致测得气体体积偏小;
④实验中产生的甲烷体积一共是mL,在实验条件下为mol甲烷,由方程式可知和的化学计量数之比为3:1,则原样品中有mol ,的摩尔质量为144g/mol,因此原样品中有g,则的质量分数为,化简后为;
⑤K2的作用在于:反应结束后仍会有少量氨气残留在装置B内,我们可以从K2处外接空气泵,通入空气将装置B内的氨气“赶”入装置D中,确保所有的氨气都被D吸收,因此我们要做的是:打开K2,通入一段时间的空气。
【题目】KMnO4在实验室、生活、科学研究、工业生产中有广泛的应用。已知一种制备KMnO4的实验流程、原理及相关数据如下:
原理:反应I:3MnO2+KClO3+6KOH3K2MnO4+KCl+3H2O
反应Ⅱ:3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3
(墨绿色) (紫红色)
已知:25℃物质的溶解度g/100g水
K2CO3 | KHCO3 | KMnO4 |
111 | 33.7 | 6.34 |
(1)步骤②的副反应有少量单质气体生成,该反应的化学方程式为___________。
(2)步骤⑤中CO2______(填“能”或“不”能)过量,原因是_____________。
(3)流程中可循环利用的物质主要是_________(写化学式)。
(4)忽略本流程中含锰物质的循环利用,理论上0.3mol MnO2最多得到产品KMnO4的质量为________g。某同学在实验中得到干燥产品的质量多于理论值,排除称量因素,从步骤⑦分析,可能的原因是_______________。
(5)草酸钠滴定法分析高锰酸钾纯度步骤如下:
Ⅰ.称取1.5800g高锰酸钾产品,配成100mL溶液
Ⅱ.准确称取三份0.5360g已烘干的Na2C2O4,置于三个不同的洁净锥形瓶中,分别加入少量蒸馏水使其溶解,再加入少量硫酸酸化;
Ⅲ.锥形瓶中溶液加热到75~80℃,趁热用I中配制的高锰酸钾溶液滴定至终点。记录实验数据如表
实验次数 | V1(滴定前读数/mL) | V2(滴定后读数/mL) | (V2 -V1)/mL |
1 | 2.65 | 22.67 | 20.02 |
2 | 2.60 | 23.02 | 20.42 |
3 | 2.60 | 22.58 | 19.98 |
已知:2MnO4﹣+ 5C2O42﹣+16H+ =2Mn/span>2++ 10CO2↑+ 8H2O,则KMnO4的纯度为__________(保留四位有效数字);若滴定后俯视滴定管读数,所得KMnO4的纯度将___(填“偏高”或“偏低”或“无影响”)。