Question

12．氮化铝（AlN）是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域．某氮化铝中含有碳或氧化铝杂质，某化学研究性学习小组设计并完成了如下实验．
【实验目的】测定样品中的氮化铝的质量分数．
【实验原理】AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑、Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O
【实验装置】如图
【实验步骤】有关操作为：
a．往锥形瓶中放入适量的AlN样品：
b．从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的NaOH浓溶液
（不考虑氨气在NaOH浓溶液中的溶解）；
c．检验装置的气密性；
d．测定收集到水的体积．
正确的操作顺序为cabd．
【交流与讨论】
（1）广口瓶中试剂x可以选用的物质是植物油，x的作用是防止氨气溶解于水；
（2）广口瓶中液体没有装满，对氨气体积的测量无（填“有”或“无”）影响；
（3）实验结束后，若观察到锥形瓶中还有固体，则样品中含有的杂质是碳；
（4）小李同学查阅资料得知实验条件下收集到的气体密度为0.68g/L，若实验中所用量筒规格为500mL，则从理论上分析参加反应的AlN质量的最大值为0.82g
【反思与评价】
指导老师认为，利用上述实验装置，测量结果总会偏大，原因是会使液体沿着导管倒吸入锥形瓶内，改进方法是在导管末端接一倒置的漏斗．

Answer 1

分析 根据氮化铝和氢氧化钠反应会生成氨气，氨气进入广口瓶后，如果装置密闭，广口瓶中压强会增大，那么就会有水通过广口瓶的长管进入量筒中，根据等量法可知，进入到广口瓶中水的体积就等于生成的氨气的体积．所以通过量筒中排出的水的体积就可以知道氨气的体积，然后有氨气的密度求出氨气的质量，进而根据方程式求出氮化铝的质量进行分析．

解答 解：【实验步骤】实验操作顺序一般是：连好装置、检验装置的气密性、装入固体药品、装入液体药品、收集、尾气处理等，所以正确的操作顺序应为：cabd；
【交流与讨论】（1）因为氨气极易溶于水，所以广口瓶的水面上应加一层植物油，来将气体和水隔绝；
（2）广口瓶中的气压之所以会增大，是因为有氨气进入，无论广口瓶中是否有空气，进入瓶中氨气的体积都等于排进量筒中水的体积，对氨气体积的测量无影响；
（3）因为氮化铝中含有碳或氧化铝杂质，氧化铝和氢氧化钠反应而碳和氢氧化钠不反应，所以实验结束后锥形瓶中的剩余固体是碳；
（4）由量筒规格可知，测量氨气体积的最大值为500ml，即0.5L，那么质量为：0.5L×0.68g/L=0.34g
设参加反应的AlN质量的最大值为x
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41                  17
x                   0.34g
$\frac{41}{x}$=$\frac{17}{0.34g}$
x=0.82g
【反思与评价】氨气极易溶于硫酸，会使导管内压强迅速减小，使液体倒吸入导管内进入锥形瓶，在导管末端接一倒置的漏斗，不会引起液体倒吸．
故答案为：【实验步骤】cabd；
【交流与讨论】（1）植物油，防止氨气溶解于水；
（2）无；
（3）碳；
（4）0.82g；
【反思与评价】会使液体沿着导管倒吸入锥形瓶内，在导管末端接一倒置的漏斗．

点评 本题是实验和利用化学方程式计算相结合的题目，该题步骤较多，应认真分析，另外要掌握住等量法是做此类实验题常用的方法．