Question

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。某氮化鋁樣品中可能含有碳或氧化鋁中的一種雜質，現用圖Ⅰ所示的裝置來進行檢驗，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應AlN+NaOH+H₂O====NaAlO₂+NH₃↑,已知NH₃極易溶解于水，Al在常溫下能與NaOH溶液反應：2Al+2NaOH+2H₂O====2NaAlO₂+3H₂↑。根據反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中的氮化鋁的質量分數，并根據實驗現象來確定雜質的成分（實驗中導管體積忽略不計）。

圖Ⅰ
（1）實驗有關操作為：
a.往圓底燒瓶中放入AlN樣品w g，并向廣口瓶中加入水和X液體
b.從分液漏斗往圓底燒瓶中加入一定體積的過量的濃NaOH溶液
c.檢驗裝置的氣密性
d.讀取收集到水的體積
正確的操作順序為______________________。
（2）本實驗中檢查裝置氣密性的方法是________________________。
（3）廣口瓶中的試劑X可選用___________（填選項的標號）。

A．丁烷

B．酒精

C．植物油

D．CCl4

（4）實驗結束后，若觀察到燒瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質是________________。
（5）實驗結束后，分液漏斗中的NaOH溶液已經全部加入燒瓶，量筒中收集到水的體積為a L，若當時的實驗條件為標準狀況，則樣品中的AlN的質量分數為___________（AlN的式量為41），這一測定結果比實際值偏高，你認為可能的原因是__________________________。
（6）有人建議改用圖Ⅱ裝置進行同樣實驗，欲通過測定燒杯中硫酸的增重來確定樣品中AlN的質量分數。你認為這樣的改進是否可行？________________（填“可行”或“不可行”）。理由是________________________。

圖Ⅱ

Answer 1

(1)c、a、b、d
（2）關閉分液漏斗活塞，在量筒中加適量水浸沒導管口，微熱圓底燒瓶，量筒中產生氣泡，恢復到室溫時導管中形成一段液柱
（3）C  (4)碳
（5）×100% 加入的過量氫氧化鈉溶液占有一定的體積，使排出的水的體積偏大
（6）不可行 氨氣極易被硫酸吸收，發生倒吸現象

根據題意，該實驗為一定量實驗，因此按裝置圖連接裝置后，首先要檢驗裝置的氣密性，其方法是：關閉分液漏斗活塞，在量筒中加適量水浸沒導管口，使裝置密閉，再微熱圓底燒瓶，使裝置內氣體體積膨脹，若量筒中產生氣泡，恢復到室溫時導管中形成一段水柱，則氣密性良好。由于NH₃極易溶于水，因此，用NH₃排水時，必須用試劑X將NH₃與H₂O隔開，廣口瓶中的試劑X必須具備兩個條件：①不與NH₃、H₂O反應，不溶解NH₃，不溶于水；②密度比H₂O小。所以試劑X可選用植物油。實驗結束后，若燒瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質是碳，因為AlN和Al₂O₃能與NaOH溶液反應，溶解于NaOH溶液中。
由AlN+NaOH+H₂O====NaAlO₂+NH₃↑
41 g                       22.4 L
                       a L
得w(AlN)=×100%=×100%
測定結果比實際值偏高，是因為加入的過量NaOH溶液占有一定的體積，使排出的水的體積偏大，即a值偏大。