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，设计如下实验方案。

(1)实验原理。

AlN溶于浓的强碱生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程_________。

(2)实验装置。

如图C装置中球形干燥管的作用是_________________________。

(3)实验过程。

①连接好实验装置________，然后称得C装置的质量为yg。

②称取xg AlN样品置于A装置中;塞好胶塞，关闭________打开________(填“K1”或“K2”);通过分液漏斗加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，称得C装置的质量变为zg，通入氮气的目的是__________________，装置B的作用是__________________________。

(4)数据分析。

①AlN的质量分数为________。(相对原子质量Al：27，N：14)

②由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见________________。

【答案】(1)AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑

(2)防止倒吸

(3)①检验装置的气密性

②K1 K2 把装置中残留的氨气全部赶入C装置，使氨气被充分吸收 干燥氨气

(4)①×100%

【解析】(1)根据题目信息：AlN溶于强碱溶液时会生成NH3，化学方程式为：AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑。

(2)氨气极易溶于水和浓硫酸发生反应，C装置中球形干燥管上部面积较大可以防止倒吸，避免产生危险，导致测定结果不准确。

(3)①利用装置生成气体，应先检验装置的气密性，然后称得C装置的质量为yg为吸收氨气的质量;

②用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应，充分吸收生成的氨气，并称量其质量，故应关闭活塞K1，打开活塞K2，使生成的氨气被浓硫酸全部吸收，通过分液漏斗加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，称得C装置的质量变为zg，通入氮气的目的是把装置中残留的氨气全部赶入C装置，使氨气被充分吸收，避免氨气中的水蒸气影响测定结果，通过装置B中的碱石灰吸收水蒸气，对氨气进行干燥。

(4)①氨气的质量为(z-y)g，物质的量为mol，根据氮原子的守恒，氨气的物质的量等于AlN的物质的量，所以AlN的质量为mol×41 g·mol-1=g，故AlN的质量分数为×100%=×100%;

②装置C处浓硫酸会吸收空气中的水蒸气使测定的氨气质量增大，改进意见是C装置出口处连接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。

练习册系列答案
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实验

向试管中加入2ml溶液

实验现象

实验Ⅰ：0.5mol/LCuCl2溶液

15s：大量气泡且有红色物质析出

60s：反应进一步加快且反应剧烈放热，液体几乎沸腾

120s：铝片反应完，试管中析出大量蓬松的红色物质

实验Ⅱ：0.5mol/LCuSO4溶液

15s 无明显现象

60s：铝片表面有极少气泡

120s：有少量气泡溢出，铝片边缘有很少红色物质生成

（1）对实验Ⅰ进行研究②④

①实验Ⅰ中生成红色物质的离子方程式为：____________________________

经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气，用离子方程式解释溶液中存在H+的原因：_____________________

③请写出60s后反应进一步加快可能的原因（写出两条）_____________________________

(2)对实验Ⅱ进行研究

实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢，说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性，其原因可能有：

假设一：SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用。

假设二：________________________

(3)为进一步研究上述假设，设计如下实验：

实验

向试管中加入2mL溶液

实验现象

实验Ⅲ：0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固体

加入 Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾

实验Ⅳ：0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固体

加入Na2SO4固体后速率几乎不变，仍有大量气泡产生，红色物质生成且剧烈放热，铝片反应完全，溶液沸腾

实验Ⅴ：0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固体

未加入 NaCl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全

实验Ⅵ：0.5mol/LCuSO4溶液+_________ NH4Cl固体

未加入 NH4Cl固体前几乎没现象，加入后，铝片表面迅速产生大量气体和红色物质，溶液温度上升至沸腾，铝反应完全

_____________________________________

其中，实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比，结论为：______________________________________

其中，实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比，结论为：______________________________________

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