Question

氮化鋁（AlN）是一種新型無機材料。某氮化鋁（AlN）僅含有Al₂O₃雜質，某學習小組為測定該氮化鋁樣品中AlN的純度，查閱資料得知：AlN + NaOH + 3H₂O = Na[Al(OH)₄] + NH₃↑。設計如下2種方案。
方案一：量氣法——如圖所示。

（1）按圖連接好裝置，檢查裝置氣密性的方法是             。
（2） 導管a的主要作用是                   。
（3）為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是：           。（填標號）

A．CCl4

B．H2O

C．NH4Cl溶液

D．植物油

（4）若取m g樣品與NaOH濃溶液完全反應后，測得生成氣體的體積為V mL(標準狀況)。則樣品中AlN的純度為___________。
方案二：重量法——如下圖所示。

（5） 步驟①中，氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為_______________。
（6） 樣品中AlN的純度為___________。
（7） 若測得樣品中AlN的純度偏高，可能的原因是___________。（寫1點）

Answer 1

（1） 往量氣管中注水至左右兩管出現液面差，靜置片刻，液面差不發生變化，則氣密性良好
（2）保持氣壓恒定，使NaOH濃溶液容易流下 （3） A D    （4）
（5） Al₂O₃ + 2OH^－+ 3H₂O = 2[Al(OH)₄]^－ 　（6）  　　         
（7） 沉淀洗滌不干凈（或稱量樣品的質量偏大或氫氧化鋁灼燒不完全或其它合理答案）  

試題分析：（1）按圖連接好裝置，檢查裝置氣密性的方法是往量氣管中注水至左右兩管出現液面差，靜置片刻，液面差不發生變化，則氣密性良好。（2）導管a將的主要作用是使分液漏斗中的溶液的液面上下氣體壓強相同，這樣在重力的作用下NaOH濃溶液就容易順利流下。（3）為測定生成氨氣氣體的體積，量氣裝置中的X液體應該是氨氣不能溶解的液體物質。由于氨氣極容易在水中溶解，所以B．H₂O　C．NH₄Cl溶液排除，而氨氣在CCl₄和植物油中不容易溶解。因此選項為AD。（4）根據反應方程式AlN + NaOH + 3H₂O = Na[Al(OH)₄] + NH₃↑。可知n(AlN)=n(NH₃)=V×10^-3L÷22.4L/mol.所以m(AlN)= n(AlN)·M=;則樣品中AIN的純度為m(AlN)÷m=.（5） 步驟①中，氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式為Al₂O₃ + 2OH^－ + 3H₂O = 2[Al(OH)₄]^－.在反應開始時固體的質量是AlN和Al₂O₃質量和，在反應最后固體的質量為Al₂O₃質量。根據Al守恒可知2AlN～Al₂O₃，若含有2mol的AlN，即含有82gAlN，固體質量增加20g,性質固體質量增加了(m₂-m₁)g所以其中含有的AlN的質量為。樣品中AlN的純度為m(AlN)÷m=.（7） 若測得樣品中AlN的純度偏高，可能的原因是沉淀洗滌不干凈或稱量樣品的質量偏大或氫氧化鋁灼燒不完全等。