题目内容

氮化铝(AlN)是一种新型无机材料.
某氮化铝(AlN)仅含有Al2O3杂质,某学习小组为测定该氮化铝样品中AlN的纯度,查阅资料得知:AlN+NaOH+3H2O═Na[Al(OH)4]+NH3↑.设计如下2种方案.
方案一:量气法--如图所示.
(1)按图连接好装置,检查装置气密性的方法是
 
.
(2)导管a的主要作用是
 
.
(3)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是:
 
.(填标号)
A.CCl4 B.H2O C.NH4Cl溶液  D.植物油
(4)若取m g样品与NaOH浓溶液完全反应后,测得生成气体的体积为V mL(标准状况).则样品中AIN的纯度为
 
.
方案二:重量法--如下图所示.
 
样品
m1g
过量NaOH溶液
①
过量CO2
②
过滤、洗涤
③

(5)步骤①中,氧化铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为
 
.
(6)样品中AIN的纯度为
 
.
(7)若测得样品中AIN的纯度偏高,可能的原因是
 
.(写1点)
考点:探究物质的组成或测量物质的含量
专题:实验探究和数据处理题
分析:方案1(1)气密性检查的方法是,在使所要检查的实验系统密封的条件下,通过一定方法,如改变温度,往系统内加水,或通入气体等,改变系统内的压强,导致系统内外压强不同,然后观察现象;
(2)导气管a联通分液漏斗上方和锥形瓶,可使上下压强一致;
(3)依据氨气极易溶于水的性质分析判断;
(4)依据化学方程式定量关系计算得到;
方案二 样品和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠含氨气,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,对沉淀洗涤、灼烧得到氧化铝,m2g为氧化铝的质量.
(5)氧化铝和碱反应生成偏铝酸盐和水;
(6)根据关系式法计算氮化铝的质量,进而计算出氮化铝的纯度;
(7)沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大,测定结果会偏高.
解答: 解:(1)此装置可采取往系统中加水,使内外压强不同通过形成液面差不变说明气密性良好,故答案为:往量气管中注水至左右两管出现液面差,静置片刻,液面差不发生变化,则气密性良好;
(2)导气管a联通分液漏斗上方和锥形瓶,可使上下压强一致,所以平衡分液漏斗上方与锥形瓶内压强,使液体容易滴下;
故答案为:平衡分液漏斗上方与锥形瓶内压强,使液体容易滴下;
(3)氨气极易溶于水,为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体不能溶解氨气或与氨气反应,则
A.CCl4不能溶解氨气,可以用排四氯化碳溶液的方法测定氨气体积,故A正确;
B.氨气极易溶于水,不能排水法测定,故B错误;
C.氨气极易溶于水,不能用排NH4Cl溶液的方法测定气体体积,故C错误;
D.氨气不溶于植物油,可以利用排植物油方法,测定氨气的体积,故D正确;
故选AD;
(5)若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况),设氮化铝纯度为x,
AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑
41g                    22.4L
mxg                     V×10-3L
x=
41V×10-3
22.4m
×100%=
41V
22400m
×100%,故答案为:
41V
22400m
×100%;
(5)氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水,反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O或Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-,
故答案为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O或Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-;
(6)设氮化铝的质量为x,
2AlN~Al2O3       质量增加
82     102        20
x                 m2-m1
x=
82(m2-m1)
20
g,氮化铝的纯度为:
82(m2-m1)
20
m1
×100%=
41(m2-m1)
10m1
×100%,
故答案为:
41(m2-m1)
10m1
×100%;
(7)若在步骤③中未洗涤,沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大,测定结果会偏高,氢氧化铝灼烧不完全,导致m2偏大,测定结果偏高等,故答案为:沉淀洗涤不干净(或称量样品的质量偏大或氢氧化铝灼烧不完全或其它合理答案).
点评:此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,另外要掌握关系法、差量法的应用.
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