题目内容

14．氮化铝（AlN）是一种新型无机非金属材料．
已知：AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑．
某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下两种实验方案．
[方案1]取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度（夹持仪器已略去）．

（1）如图1C装置中球形干燥管的作用是防止倒吸．
（2）完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先检查装置气密性，再加入实验药品，打开K1、K2，通一段时间氮气后，称量C装置的质量．接下来的实验操作是关闭K1打开K2，再打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液至不再产生气体．然后打开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反应后的质量．通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置．
（3）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：C装置出口处连接一个干燥装置．
[方案2]用如图2装置测定m g样品中AlN的纯度（部分夹持装置已略去）．
（4）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是AD（填字母）．
A．CCl4B．H2O C．NH4Cl溶液D．
（5）量气管读数前，应恢复到室温后，上下调节量气管使左右液面相平．
①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），则AlN的质量分数为$\frac{41V}{22400m}$×100%．
②若将a处胶管用弹簧夹夹住，其他操作均同上，则最终测定的结果偏大． （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

分析 （1）氨气是和浓硫酸能发生反应的气体，易发生倒吸；
（2）组装好实验装置，依据原理可知气体制备需要先检查装置气密性，加入实验药品．接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，反应生成氨气后卫把装置中的气体全部赶入装置C被浓硫酸吸收，准确测定装置C的增重计算；
（3）装置存在缺陷是空气中的水蒸气和二氧化碳也可以进入装置C，使测定结果偏高，需要连接一个盛碱石灰干燥管；
（4）氨气极易溶于水，量气装置中的X液体不能与氨气反应，不能使氨气溶解；
（5）①依据AIN+NaOH+H2O═NaAIO2+NH3↑在定量关系计算；
②如果将a处夹住，则滴加的液体体积也会排出一定量的液体，所以导致测得的气体体积偏大．

解答 解：（1）氨气是与浓硫酸能发生反应的气体，易发生倒吸，图C装置中球形干燥管的作用是防止倒吸的作用，
故答案为：防止倒吸；
（2）组装好实验装置，需要先检查装置气密性，加入实验药品．接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体．打开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化．通入氮气的目的是，反应生成氨气后卫把装置中的气体全部赶入装置C被浓硫酸吸收，准确测定装置C的增重计算，
故答案为：检查装置气密性；关闭K1打开K2；把装置中残留的氨气全部赶入C装置；
（3）装置存在缺陷是空气中的水蒸气和二氧化碳也可以进入装置C，使测定结果偏高，需要连接一个盛碱石灰干燥管，
故答案为：C装置出口处连接一个干燥装置；
（4）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．氨气不溶于苯，可以利用排苯溶液，测定氨气的体积，故D正确；
故答案为：AD；
（5）①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），
AlN+NaOH+H2O═NaAIO2+NH3↑
41                  22.4L
m                   V×10-3L
m=$\frac{41V×1{0}^{-3}}{22.4}$g，
则AlN的质量分数=$\frac{41V×1{0}^{-3}}{22.4m}$×100%=$\frac{41V}{22400m}$×100%，
故答案为：$\frac{41V}{22400m}$×100%；
②如果将a处夹住，装置内压强变化则滴加的液体体积也会排出一定量的液体，所以导致测得的气体体积偏大，
故答案为：偏大．

点评 本题考查了物质含量的测定探究实验设计和实验分析判断，把握实验基本操作和物质性质是解题关键，题目难度中等，注意把握实验原理以及各部操作的目的，侧重于考查学生的实验能力和计算能力．

练习册系列答案
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