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.
| A. | NO | B. | NO2 | C. | N2O | D. | N2O3 |
| A. | 熔点低 | B. | 密度小 | C. | 硬度小 | D. | 化学性质活泼 |