Question

8．氮化铝（AlN）是一种新型无机非金属材料．某AlN样品中含有不与NaOH溶液反应的杂质，为测定AlN的含量，设计如下实验方案．
已知：AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑
方案：取一定量的样品，用如图所示装置测定样品中AlN的纯度（夹持装置已略去）

（1）AlN中氮元素化合价-3．
（2）图中C装置中球形干燥管的作用防倒吸．
（3）实验操作：
①组装好实验装置，首先检查装置的气密性，再加入实验药品．
②接下来的实验操作是关闭K₁，打开K₂，打开分液漏斗活塞，缓慢滴加NaOH浓溶液至不再产生气体为止，缓慢滴加原因防止氨气来不及被浓硫酸吸收．
③打开K₁，缓慢通入氮气一段时间．通入氮气的目的是使A、B装置及导管中滞留的氨气被浓硫酸吸收．
④反应前整个C装置的质量为200.2克，反应后整个C装置的质量为203.6克，样品的质量为9.0克，计算样品中AlN的含量（保留1位小数）

Answer 1

分析 （1）根据化合价原则求出元素的化合价；
（2）氨气与硫酸发生反应，装置内压强变小，易发生倒吸，据此分析图中C装置中球形干燥管的作用；
（3）①根据制取气体的注意事项分析回答；
②根据装置的特点利用NaOH和氮化铝的反应制取氨气，根据控制反应物的量控制反应的速率；
③根据装置内有残留的氨气分析通入氮气的目的；
④根据氨气的质量求出氮化铝的质量．

解答 解：（1）在AlN中，由于铝的化合价为-3价，则可求出氮元素化合价为-3．
（2）由于氨气与硫酸发生反应，装置内压强变小，易发生倒吸，图中C装置中球形干燥管的作用是防倒吸；
（3）实验操作：
①组装好实验装置，首先检查装置的气密性，再加入实验药品．
②接下来的实验操作是关闭K₁，打开K₂，打开分液漏斗活塞，缓慢滴加NaOH浓溶液至不再产生气体为止，缓慢滴加原因防止氨气来不及被浓硫酸吸收．
③由于装置内有残留的氨气，所以打开K₁，缓慢通入氮气一段时间．通入氮气的目的是：使A、B装置及导管中滞留的氨气被浓硫酸吸收．
④由题意可知，生成氨气的质量为：203.6g-200.2g=3.4g
设AlN的质量为x，
AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑
41                   17
x                    3.4g
$\frac{41}{17}=\frac{x}{3.4g}$   解得：x=8.2g．
样品中AlN的含量位：$\frac{8.2g}{9g}×100%$=91.1%
故答为：（1）-3．（2）防倒吸．
（3）实验操作：
①检查装置的气密性．②关闭K₁，打开K₂，防止氨气来不及被浓硫酸吸收．③使A、B装置及导管中滞留的氨气被浓硫酸吸收．④样品中AlN的含量为91.1%

点评 本题通过实验探究了物质的含量，掌握物质的性质和实验的基本操作是解答本题的关键．