Question

【題目】氮化鋁(AlN)是一種新型無機(jī)材料，工業(yè)上由氧化鋁與焦炭在氮?dú)饬髦懈邷刂频茫�產(chǎn)品中常含有Al4C3、C和Al2O3等雜質(zhì)。某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)定a g工業(yè)氮化鋁樣品中AlN的質(zhì)量及Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下裝置，已知裝置B、C、D中的藥品均足量。

已知：①AlN和Al4C3均能與水反應(yīng)，分別生成NH3和CH4。②CH4能與CuO發(fā)生反應(yīng)：CH4＋4CuO4Cu＋CO2＋2H2O。

(1)寫出錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。AlN與H2O反應(yīng)：__________；Al4C3與H2O反應(yīng)：____________。

(2)有下列操作步驟：①緩緩鼓入一定量的N2；②稱量C和D(酒精燈和鐵架臺(tái)等除外)的質(zhì)量，按順序組裝儀器，檢查裝置的氣密性，將樣品放入錐形瓶中；③點(diǎn)燃D處酒精燈；④再次稱量C和D的質(zhì)量；⑤從分液漏斗緩緩滴入水，直到不再產(chǎn)生氣體時(shí)為止；⑥再次緩緩鼓入一定量的N2。正確的操作順序是_________。

(3)C的作用是吸收氨氣，則C中所盛試劑的最佳選擇是________(填代號(hào))。

A．蒸餾水　　　　B．濃硝酸C．濃鹽酸 D．濃硫酸

(4)A中反應(yīng)結(jié)束后，還要通入一段時(shí)間的N2至D中固體恢復(fù)到室溫，其目的是_______(寫兩條)。

(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)得反應(yīng)后D中固體質(zhì)量減少m g，C中增加n g，則a g樣品中AlN的質(zhì)量為________g，Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________×100%。

Answer 1

【答案】AlN＋3H2O=Al(OH)3＋NH3↑ Al4C3＋12H2O=4Al(OH)3＋3CH4↑ ②①③⑤⑥④ D 使生成的甲烷充分反應(yīng)或生成的氨氣完全被吸收或防止高溫下銅與空氣中的氧氣反應(yīng)，重新生成氧化銅 （或2.41n）

【解析】

（1）依據(jù)已知條件AlN和Al4C3均能與水反應(yīng)，分別生成NH3和CH4，結(jié)合水解原理作答；

（2）依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析作答；

（3）氨氣為堿性氣體，需用酸性吸收劑，結(jié)合各物質(zhì)物理性質(zhì)分析；

（4）繼續(xù)通入氮?dú)猓�可使氣體充分吸收，同時(shí)可防止氧氣干擾實(shí)驗(yàn)；

（5）根據(jù)C中增重計(jì)算AlN的質(zhì)量，根據(jù)D中質(zhì)量差和方程式計(jì)算Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（1）AlN和Al4C3均能與水反應(yīng)，分別生成NH3和CH4，則AlN與H2O反應(yīng)生成氫氧化鋁與氨氣，其化學(xué)方程式為：AlN＋3H2O=Al(OH)3＋NH3↑；Al4C3與H2O反應(yīng)生成氫氧化鋁與甲烷，其化學(xué)方程式為：Al4C3＋12H2O=4Al(OH)3＋3CH4↑；

（2）由題意可知該實(shí)驗(yàn)的原理是：根據(jù)裝置C的增重測(cè)定生成NH3的量，通過D中氧化銅粉末的質(zhì)量變化測(cè)定CH4的量，實(shí)驗(yàn)前，首先稱量C和D的質(zhì)量，其次通入氮?dú)馀趴諝猓�再次點(diǎn)燃D處酒精燈，然后使樣品與水反應(yīng)，生成的氨氣被C吸收，甲烷與氧化銅發(fā)生反應(yīng)，最后，再通入氮?dú)猓�使裝置內(nèi)的氣體充分反應(yīng)或被吸收，同時(shí)避免生成的銅重新被氧化，再次稱量C和D的質(zhì)量，所以正確的操作順序?yàn)棰冖佗邰茛蔻埽?/span>

（3）濃硝酸和濃鹽酸易揮發(fā)，會(huì)造成質(zhì)量誤差，所以B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；氨氣雖然極易溶于水，但氨水易揮發(fā)，會(huì)造成質(zhì)量誤差，揮發(fā)出的氨氣和水蒸氣都會(huì)對(duì)D中實(shí)驗(yàn)造成干擾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；濃硫酸可吸收氨氣，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>D項(xiàng)正確；

故答案選D；

（4）A中反應(yīng)結(jié)束后，還要通入一段時(shí)間的N2至D中固體恢復(fù)到室溫，主要是為了使生成的甲烷充分反應(yīng)或生成的氨氣完全被吸收或防止高溫下銅與空氣中的氧氣反應(yīng)，重新生成氧化銅；

（5）裝置C增加的質(zhì)量即為氨氣的質(zhì)量，ng氨氣的物質(zhì)的量為，則根據(jù)N守恒，AlN的物質(zhì)的量亦為，質(zhì)量為×41g/mol=（或2.41n）g；根據(jù)CH4＋4CuO4Cu＋CO2＋2H2O和D中固體質(zhì)量減少mg，可求得消耗CH4的物質(zhì)的量為，則根據(jù)C守恒，ag樣品中含Al4C3的物質(zhì)的量為，其質(zhì)量為mol×144g/mol=g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%，故答案為：（或2.41n）；。