Question

12．氮化鋁（AlN）是一種新型無機材料，廣泛應用于集成電路生產領域．某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，某化學研究性學習小組設計并完成了如下實驗．
【實驗目的】測定樣品中的氮化鋁的質量分數．
【實驗原理】AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑、Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O
【實驗裝置】如圖
【實驗步驟】有關操作為：
a．往錐形瓶中放入適量的AlN樣品：
b．從分液漏斗往錐形瓶中加入過量的NaOH濃溶液
（不考慮氨氣在NaOH濃溶液中的溶解）；
c．檢驗裝置的氣密性；
d．測定收集到水的體積．
正確的操作順序為cabd．
【交流與討論】
（1）廣口瓶中試劑x可以選用的物質是植物油，x的作用是防止氨氣溶解于水；
（2）廣口瓶中液體沒有裝滿，對氨氣體積的測量無（填“有”或“無”）影響；
（3）實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質是碳；
（4）小李同學查閱資料得知實驗條件下收集到的氣體密度為0.68g/L，若實驗中所用量筒規格為500mL，則從理論上分析參加反應的AlN質量的最大值為0.82g
【反思與評價】
指導老師認為，利用上述實驗裝置，測量結果總會偏大，原因是會使液體沿著導管倒吸入錐形瓶內，改進方法是在導管末端接一倒置的漏斗．

Answer 1

分析 根據氮化鋁和氫氧化鈉反應會生成氨氣，氨氣進入廣口瓶后，如果裝置密閉，廣口瓶中壓強會增大，那么就會有水通過廣口瓶的長管進入量筒中，根據等量法可知，進入到廣口瓶中水的體積就等于生成的氨氣的體積．所以通過量筒中排出的水的體積就可以知道氨氣的體積，然后有氨氣的密度求出氨氣的質量，進而根據方程式求出氮化鋁的質量進行分析．

解答 解：【實驗步驟】實驗操作順序一般是：連好裝置、檢驗裝置的氣密性、裝入固體藥品、裝入液體藥品、收集、尾氣處理等，所以正確的操作順序應為：cabd；
【交流與討論】（1）因為氨氣極易溶于水，所以廣口瓶的水面上應加一層植物油，來將氣體和水隔絕；
（2）廣口瓶中的氣壓之所以會增大，是因為有氨氣進入，無論廣口瓶中是否有空氣，進入瓶中氨氣的體積都等于排進量筒中水的體積，對氨氣體積的測量無影響；
（3）因為氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，氧化鋁和氫氧化鈉反應而碳和氫氧化鈉不反應，所以實驗結束后錐形瓶中的剩余固體是碳；
（4）由量筒規格可知，測量氨氣體積的最大值為500ml，即0.5L，那么質量為：0.5L×0.68g/L=0.34g
設參加反應的AlN質量的最大值為x
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41                  17
x                   0.34g
$\frac{41}{x}$=$\frac{17}{0.34g}$
x=0.82g
【反思與評價】氨氣極易溶于硫酸，會使導管內壓強迅速減小，使液體倒吸入導管內進入錐形瓶，在導管末端接一倒置的漏斗，不會引起液體倒吸．
故答案為：【實驗步驟】cabd；
【交流與討論】（1）植物油，防止氨氣溶解于水；
（2）無；
（3）碳；
（4）0.82g；
【反思與評價】會使液體沿著導管倒吸入錐形瓶內，在導管末端接一倒置的漏斗．

點評 本題是實驗和利用化學方程式計算相結合的題目，該題步驟較多，應認真分析，另外要掌握住等量法是做此類實驗題常用的方法．