题目内容

2．氮化铝是一种新型的无机非金属材料，被广泛应用于集成电路生产领域．其制备反应原理为：Al2O3+N2+3C═2AlN+3CO．制备过程中，原料配比不当或反应不完全等因素都会造成产品中含有碳或Al2O3等杂质．为测定产品中AlN的质量分数，某同学按如图1装置进行相关实验．可选用的化学试剂为：mg氮化铝片状固体、NaOH饱和溶液、水、煤油、医用酒精．

回答下列问题：
（1）简述检查该套装置气密性的方法将C中导管浸入水中，微热试管A，C中导管出口有气泡逸出．冷却后，C中导管仍有高出液面的水柱不下降．（或先在B中加入煤油，然后将试管A放入冰水中，B中导管有气泡进入B，将试管A恢复室温，B中导管有高出液面的油柱不下降），说明气密性良好，否则装置漏气
（2）图1（B）中试剂最好选用（填序号）：②
①水         ②煤油           ③医用酒精
已知A 中有NaAlO2生成，并放出有刺激性气味气体，写出A中发生反应的化学方程式AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
（3）读取C（量筒）中液体体积时，应注意b、c、d（填序号）
a．C中液面不再上升时立即读数    b．上下移动C，使之液面与B中液面相平
c．A中不再有气泡逸出            d．视线与凹液面最低处相平
（4）mg氮化铝与足量NaOH饱和溶液反应，实验结束后，C中收集到液体的体积为VL（已折算成标准状况），则AlN样品的纯度为$\frac{41V}{22.4m}$×100%（写计算表达式）．
（5）上述实验方案，可能因气体体积测量不准，导致误差较大．有人建议改用下列A、B两个装置中的一种（在通风橱内进行），只需进行简单而又必要的数据测写，用差量法就可比较准确确定样品中AlN的质量分数．较合理的装置是：A（填代号）．

分析 （1）只要先将装置密封再利用热胀冷缩原理进行气密性验证；
（2）根据图1装置可知，A中氮化铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2，并放出有刺激性气味气体为氨气，实验中要测得氨气的体积，通过氨气的体积测定产品中AlN的质量分数，而氨气极易溶于水，据此答题；
（3）为了准确测得氨气的体积，必须等A中反应完全，在读量筒体积时必须使C中液面与B中液面相平、视线与凹液面最低处相平，据此答题；
（4）根据氨气的体积，通过反应方程式可计算出产品中纯AlN的质量，根据纯度=$\frac{AlN的质量}{样品的质量}$×100%计算；
（5）根据图可知，由于五氧化二磷能吸收氨气和水蒸汽等，所以图2B中装置的质量在反应前后没有变化，A中反应产生的氨气挥发，产生氨气的质量就是整个装置的质量变化，所以可以测量得氨气 的质量，根据氨气的质量计算出氮化铝的质量，进而可以确定AlN样品的纯度，据此答题．

解答 解：（1）根据装置图可知，检查该套装置气密性的方法是将C中导管浸入水中，微热试管A，C中导管出口有气泡逸出．冷却后，C中导管仍有高出液面的水柱不下降．（或先在B中加入煤油，然后将试管A放入冰水中，B中导管有气泡进入B，将试管A恢复室温，B中导管有高出液面的油柱不下降），说明气密性良好，否则装置漏气，
故答案为：将C中导管浸入水中，微热试管A，C中导管出口有气泡逸出．冷却后，C中导管仍有高出液面的水柱不下降．（或先在B中加入煤油，然后将试管A放入冰水中，B中导管有气泡进入B，将试管A恢复室温，B中导管有高出液面的油柱不下降），说明气密性良好，否则装置漏气；
（2）根据图1装置可知，A中氮化铝与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2，反应的方程式为AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑，并放出有刺激性气味气体为氨气，实验中要测得氨气的体积，通过氨气的体积测定产品中AlN的质量分数，而氨气极易溶于水，医用酒精中也有水，所以选用煤油，故选 ②，
故答案为：②；AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑；
（3）为了准确测得氨气的体积，必须等A中反应完全，在读量筒体积时必须使C中液面与B中液面相平、视线与凹液面最低处相平，故选b、c、d；
（4）根据反应AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑可知，当氨气的体积为VL即物质的量为$\frac{V}{22.4}$mol时，则参加反应的AlN的质量为$\frac{V}{22.4}$×41g，所以AlN样品纯度=$\frac{\frac{V}{22.4}×41}{m}$×100%=$\frac{41V}{22.4m}$×100%，
故答案为：$\frac{41V}{22.4m}$×100%；
（5）根据图可知，由于五氧化二磷能吸收氨气和水蒸汽等，所以图2B中装置的质量在反应前后没有变化，A中反应产生的氨气挥发，产生氨气的质量就是整个装置的质量变化，所以可以测量得氨气 的质量，根据氨气的质量计算出氮化铝的质量，进而可以确定AlN样品的纯度，图2中A装置合理，
故答案为：A．

点评 此题是实验和利用化学方程式计算相结合的题目，有一定的综合性，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，题目难度中等．

练习册系列答案
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5．常温下，将1.92g铜加入到100mL H2SO4和HNO3的混合液中，Cu全部溶解，放出无色气体，再向溶液中加入足量铁粉，充分反应，此时收集到气体为448mL（标准状况）的氢气．请计算：
（1）原混合液中NO3-的物质的量为0.02mol．
（2）溶解的铁粉的质量为2.8g．
（3）原混合溶液中H+的物质的量浓度为1.2mol•L-1．
6．对于反应KClO3+6HCl═KCl+3Cl2↑+3H2O，
①请用单线桥法标出电子转移情况：；
②该反应中若有6mol Cl2生成，则有10molHCl被氧化．
3．请根据下图装置回答
（1）写出指定仪器的名称：a长颈漏斗；b锥形瓶．
（2）在实验室可用同一气体发生装置制取02、H2、CO2三种气体．写出用该装置制取O2的化学方程式2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑．
（3）在实验室制取02、H2、CO2三种气体的反应的共同点是CD（填序号，不定项）
A．需要加热 B．需用催化剂 C．没有气体参加反应D．生成的气体只有一种
（4）化学上可通过多种反应得到氨气（NH3极易溶于水，密度比空气小），例如：
I.2NH4Cl（固）+Ca（OH）2（固）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O
Ⅱ．NH4HCO3（固）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+CO2↑+H2O
Ⅲ．CaO（固）+NH3•H2O═NH3↑+Ca（OH）2
选用反应Ⅰ在实验室制取NH3时，应选用上图中的A（填装置序号）作为反应装置．
10．A、B、C、D是初中化学常见的物质，这四种物质中均含有同一种元素．其中A为无色气体单质，B、C为氧化物，且B为有毒气体，D是大理石的主要成分．它们之间的部分转化关系如图所示（图中反应条件及部分反应物、生成物已省略）．

回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：AO2；DCaCO3．
（2）写出由物质C转化为物质B的化学方程式CO2+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO．从能量角度看，此反应属于吸热（填“放热”或“吸热”）反应
（3）若A为固体单质，写出A与一种黑色粉末反应转化为C的化学反应方程式C+2CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+CO2．
7．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4•7H2O），过程如图1：

（1）将过程②中的产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是ACD；
A．品红溶液  B．紫色石蕊溶液    C．酸性KMnO4溶液    D．溴水
（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为：4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2（SO4）3+6H2O+4S；
（3）过程③中，需加入的物质是Fe（或铁）；
（4）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验．①用分析天平称取2.800g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为3.495g．若该聚铁主要成分为[（Fe（OH）（SO4）]n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为30%．（假设杂质中不含铁元素和硫元素）．
（5）如图2是将过程②产生的气体SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图，若得到的硫酸浓度仍为49%，则理论上参加反应的SO2与加入的H2O的质量比为8：15．
14．高锰酸钾是一种典型的强氧化剂．完成下列填空：
I：在用KMnO4酸性溶液处理Cu2S和CuS的混合物时，发生的反应如下：
①MnO${\;}_{4}^{-}$+Cu2S+H+Cu2++SO2↑+Mn2++H2O（未配平）
②MnO${\;}_{4}^{-}$+CuS+H+Cu2++SO2↑+Mn2++H2O（未配平）
（1）下列关于反应①的说法中错误的是d（填字母序号）．
a．被氧化的元素是Cu和S
b．氧化剂与还原剂的物质的量之比为8：5
c．生成2.24L（标况下）SO2，转移电子的物质的量是0.8mol
d．还原性的强弱关系是：Mn2+＞Cu2S
Ⅱ：在稀硫酸中，KMnO4与 （NH4）2Fe（SO4）2也能发生氧化还原反应．
（2）配平KMnO4与（NH4）2Fe（SO4）2反应的离子方程式：
1MnO4-+5Fe2++8H+=1Mn2++5Fe3++4 H2O
（3）欲配制480mL 0.1mol/L Fe2+溶液，需称取（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O（M=392g/mol）的质量为19.6g．需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管、药匙
Ⅲ：实验室可由软锰矿（主要成分为MnO2）制备KMnO4，方法如下：高温下使软锰矿与过量KOH（s）和KClO3（s）反应，生成K2MnO4（锰酸钾）和KCl；用水溶解，滤去残渣；酸化滤液，K2MnO4转化为MnO2和KMnO4；再滤去沉淀MnO2，浓缩结晶得到KMnO4晶体．
请回答：
（4）用软锰矿制备K2MnO4的化学方程式是：6KOH+KClO3+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3K2MnO4+KCl+3H2O．
（5）K2MnO4转化为KMnO4的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2．
11．已知10HNO3（稀）+4Zn=4Zn（NO3）2+a+5H2O，若a为氮的氧化物，则a为（　　）
A．NOB．NO2C．N2OD．N2O3
13．通过对金属钠与水反应现象的观察，不能分析得出的结论是（　　）
A．熔点低B．密度小C．硬度小D．化学性质活泼

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