Question

【題目】氮化鋁(AlN)是一種新型非金屬材料，室溫下能緩慢水解。可由鋁粉在氮氣氛圍中1700℃合成，產物為白色到灰藍色粉末。某小組探究在實驗室制備AlN并測定產品純度，設計實驗如下。請回答：

(一)制備AlN

(1)按氣流由左向右的方向，上述裝置的正確連接順序為j→__________________→i(填儀器接口字母編號)。

(2)實驗時，以空氣為原料制備AlN。裝置A中還原鐵粉的作用為________________，裝置B中試劑X為_____________________。

(二)測定產品純度

取m g的產品，用以下裝置測定產品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。

已知：AlN + NaOH + H2O ＝ NaAlO2 + NH3↑

(3)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先_________________________________，加入實驗藥品。接下來的實驗操作是關閉______________________________并打開______________，再打開分液漏斗活塞加入足量NaOH濃溶液后關閉，至不再產生氣體。再______________，通入氮氣一段時間，測定裝置III反應前后的質量變化為n g。

(4)實驗結束后，計算產品中AlN的純度為___________﹪(用含m、n的代數式表示)。

(5)上述實驗的設計仍然存在缺陷，你認為可能的缺陷及會導致的測定結果____________(用 “偏高”、“偏低”描述)如何______________________________________________________。

Answer 1

【答案】fedcab(或ba)gh(或hg) 吸收O2 濃硫酸 檢查裝置的氣密性 K1 K2 打開 K1 偏低 氨氣溶于水，導致測定結果偏低

【解析】

（1）AlN室溫下能緩慢水解，由鋁粉在氮氣氛圍中1700℃合成。那么空氣必須除去水和O2，還原鐵粉除去O2，B裝置中X就是為了除去水，應該為濃硫酸，C裝置除去空氣中的CO2。應先用C裝置除去CO2，再用A裝置除去O2，最后除去水，再在D中與Al反應，最后用堿石灰阻止空氣進入裝置，避免產品變質。答案為fedcab(或ba)gh(或hg)；

（2）還原鐵粉的作用除去氧氣，避免給實驗帶來干擾；B裝置的目的是除去水，X為濃硫酸，答案為吸收O2 濃硫酸；

（3）實驗步驟，在裝藥品之前，要對裝置進行檢漏。實驗開始進行，首先不通入氮氣，K1是關閉的，K2是打開的，反應至不再產生氣體時，反應停止，需要將所有的氨氣通入濃硫酸中被吸收，因此需要通入氮氣，打開K1；答案為檢查裝置的氣密性 K1 K2 打開 K1；

(4)根據方程式

AlN ~ NH3

41 17

m(AlN) n

可得m(AlN)=，，答案為；

（5）整個反應中加入了水，氨氣極易溶于水，使得氨氣不能被濃硫酸完全吸收，氨氣的質量偏小，結果偏低。答案為偏低 氨氣溶于水，導致測定結果偏低。