题目内容
【题目】氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料,为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与NaOH溶液反应)中AlN的含量,某实验小组设计了如下两种实验方案。已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
【方案1】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
(1)上图C装置中球形干燥管的作用是________________________。
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先检查装置的气密性,再加入实验药品。接下来的实验操作是________,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液,至不再产生气体。打开K1,通入氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是_______________。
(3)由于上述装置还存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见_________________。
【方案2】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:
(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为___________________。
(5)步骤③的操作是__________。A1N的纯度是___________(用m1、m2表示)。
【答案】防止倒吸关闭K1,打开K2把装置中残留的氨气全部赶入C装置C装置出口处连接一个干燥装置CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓过滤、洗涤
【解析】
【试题分析】
由已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,方案1:本实验是通过氢氧化钠与氮化铝反应产生氨气,再通过测定氨气的量达到检验AlN纯度的目的,A为AlN与NaOH溶液反应装置,B为干燥氨气装置,C为吸收氨气装置。方案2:AlN与NaOH溶液反应后,通过把NaAlO2转化为Al(OH)3,再转化为氧化铝,通过测定氧化铝的质量进而检验AlN纯度。
(1)球形干燥管因其空间容量大,可起防倒吸的作用;
(2)组装好实验装置,首先检查装置的气密性,再加入实验药品。反应过程中先关闭K1,打开K2,让生成的氨气进入碱石灰干燥,再被浓硫酸吸收;反应完成后,打开K1通入氮气,目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置,保证实验的准确性;
(3)该装置存在C可能会吸收空气中水蒸汽的缺陷,为防止C吸收外界的水,最好在C装置出口处连接一个干燥装置。
(4)滤液中有AlO2-,通入过量的CO2生成氢氧化铝沉淀, CO2+AlO2-+2H2O=HCO3-+Al(OH)3↓
(5)生成的Al(OH)3沉淀经过滤后与滤液分离,再经洗涤得到纯净的固体,再将其灼热分解得到Al2O3,通过
求得x= 再与样品质量m1比较得到 A1N的纯度是 :
×100% 。
