题目内容
【题目】氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,设计如下三种实验方案。(已知:AlN+NaOH+ 2H2O==NaAlO2+ NH3)
【方案1】取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。
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(1)上图C装置中球形干燥管的作用是 。
(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先检查气密性,再加入实验药品,接下来的实验操作是 ,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 。
(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高,请提出改进意见 。
【方案2】用下图装置测定m g样品中A1N的纯度(部分夹持装置已略去)。
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(4)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是___________
A.CCl4 B.H2O C.NH4Cl溶液 D.苯
(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),则AIN的质量分数是__________。
【方案3】按以下步骤测定样品中A1N的纯度:
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(6)步骤②生成沉淀的离子方程式为________________
(7)若在步骤③中未洗涤,测定结果将__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)防倒吸 (2)关闭K1,打开K2 把装置中残留的氨气全部赶入C装置
(3)C装置出口处连接一个干燥装置 (4)AD (5)41V/22400m×100%
(6)CO2+ AlO2+ 2H2O=HCO3 + Al(OH)3 (7)偏高
【解析】
试题分析:(1)根据装置和仪器的作用分析,氨气是与浓硫酸能发生反应的气体,易发生倒吸,则图C装置中球形干燥管的作用是防倒吸。
(2)组装好实验装置,由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,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。通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置,准确测定装置C的增重。
(3)该装置存在的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,需要在C装置出口处连接一个盛碱石灰的干燥装置。
(4)依据氨气极易溶于水的性质分析,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,A项正确;B.氨气极易溶于水,不能排水法测定,B项错误;C.氨气极易溶于水,不能用排NH4Cl溶液的方法测定气体体积,C项错误;D.氨气不溶于苯,可以利用排苯溶液,测定氨气的体积,D项正确;答案选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)
AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑
41 22.4L
X V×10-3L
X=41V×10-3/22.4 则AlN的质量分数=41V/22400m×100%;
(6)步骤②生成的沉淀是氢氧化铝,是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成,反应的离子方程式为CO2+ AlO2+ 2H2O=HCO3 + Al(OH)3 。
(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。