Question

13．氮化鋁（AIN）是一種新型的無機材料，廣泛應用于集成電路生產領域．氮化鋁產品中往往含有炭和氧化鋁雜質．化學研究性學習小組為測定該產品中氮化鋁的質量分數，取一定量的氮化鋁產品，進行以下實驗．已知：
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑：
同學們設計的實驗裝置如圖：
（1）廣口瓶中水上方的試劑X可選用d．（填字母）．
a．酒精        b．苯       c．四氯化碳       d．植物油
（2）廣口瓶中的液體未裝滿（上方留有空間），實驗測得的NH₃的體積將c （填字母）．
a．偏大        b．偏小        c．不受影響
（3）導氣管A的作用是平衡分液漏斗上方與錐形瓶內壓強，使液體容易滴下、使滴下的液體體積不影響測定的NH₃的體積．
（4）實驗中取該氮化鋁產品m g，實驗測得氨的體積為n L（已折算成標準狀態），則該氮化鋁產品中的質量分數為$\frac{41n}{22.4m}$．

Answer 1

分析 因為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；
（1）水上方的液體難溶于水，而且密度比水小；
（2）進入廣口瓶中氨氣的體積都等于排進量筒中水的體積；
（3）導氣管A聯通分液漏斗上方和錐形瓶使二者壓強相同；
（4）通過量筒中排出的水的體積就可以知道氨氣的體積，進而根據方程式求出氮化鋁的質量．

解答 解：（1）因為氨氣極易溶于水，所以廣口瓶的水面上應加一層物質，來將氣體和水隔絕，酒精能溶于水，四氯化碳在下層，應選用植物油，
故答案為：D；
（2）廣口瓶中的氣壓之所以會增大，是因為有氨氣進入，所以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，所以不受影響，
故答案為：C；
（3）導氣管A聯通分液漏斗上方和錐形瓶，可使上下壓強一致，所以平衡分液漏斗上方與錐形瓶內壓強，使液體容易滴下；又由于體系內壓強與外界壓強一致，所以可以使滴下的液體體積不影響測定的NH₃的體積；
故答案為：平衡分液漏斗上方與錐形瓶內壓強，使液體容易滴下；使滴下的液體體積不影響測定的NH₃的體積；
（4）設參加反應的AlN質量為x
AlN+NaOH+H₂O=NaAlO₂+NH₃↑
41g                    1mol
xg                   $\frac{nL}{22.4L/mol}$
則x=$\frac{41n}{22.4}$g，
質量分數為：$\frac{\frac{41n}{22.4}}{m}$=$\frac{41n}{22.4m}$，
故答案為：$\frac{41n}{22.4m}$．

點評 本題考查了物質含量的測定、實驗基本操作等，側重于考查學生的實驗探究能力和數據處理能力，題目難度中等．