Question

16．某氮化铝（AlN）样品仅含有Al₂O₃杂质，某学习小组为测定该氮化铝样品中A1N的纯度，设计如下2种方案 （查阅资料得知：AIN+NaOH+3H₂O═Na[Al（OH）₄]+NH₃↑）．
方案一：量气法--如图1所示．

（1）按图连接好装置，检查装置气密性的方法是往量气管中注水至左右两管出现液面差，静置片刻，液面差不发生变化，则气密性良好．
（2）导管a的主要作用是：①消除由于NaOH溶液的加入引起的所测气体体积不准确；②平衡分液漏斗上方与广口瓶内压强，使液体容易滴下．
（3）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是AD（填标号）．
A．CCl₄B．H₂OC．NH₄C1溶液D．植物油
（4）若取m g样品与NaOH浓溶液完全反应后，测得生成气体的体积为V mL（标准状况）．则样品中A1N的纯度为$\frac{41V}{22400m}$×100%．
方案二：重量法--如图2所示．
（5）步骤②反应的离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓．
（6）若准确称取m₁g样品，实验测得样品中A1N的纯度偏高，可能的原因是沉淀洗涤不干净（或称量样品的质量偏大或氢氧化铝灼烧不完全或其它合理答案）（写1点）．

Answer 1

分析 方案1（1）气密性检查的方法是，在使所要检查的实验系统密封的条件下，通过一定方法，如改变温度，往系统内加水，或通入气体等，改变系统内的压强，导致系统内外压强不同，然后观察现象；
（2）导气管a联通分液漏斗上方和广口瓶，可使上下压强一致；
（3）依据氨气极易溶于水的性质分析判断；
（4）依据化学方程式定量关系计算得到；
方案二 样品和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠含氨气，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，对沉淀洗涤、灼烧得到氧化铝，m₂g为氧化铝的质量．
（5）步骤②是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠；
（6）沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高．

解答 解：（1）此装置可采取往系统中加水，使内外压强不同通过形成液面差不变说明气密性良好，
故答案为：往量气管中注水至左右两管出现液面差，静置片刻，液面差不发生变化，则气密性良好；
（2）导气管a联通分液漏斗上方和广口瓶，可使上下压强一致，所以平衡分液漏斗上方与广口瓶内压强，使液体容易滴下；
故答案为：平衡分液漏斗上方与广口瓶内压强，使液体容易滴下；
（3）氨气极易溶于水，为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体不能溶解氨气或与氨气反应，则
A．CCl₄不能溶解氨气，可以用排四氯化碳溶液的方法测定氨气体积，故A正确；
B．氨气极易溶于水，不能排水法测定，故B错误；
C．氨气极易溶于水，不能用排NH₄Cl溶液的方法测定气体体积，故C错误；
D．氨气不溶于植物油，可以利用排植物油方法，测定氨气的体积，故D正确；
故选AD；
（4）若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL（已转换为标准状况），设氮化铝纯度为x，
AlN+NaOH+H₂O═NaAlO₂+NH₃↑
41g                    22.4L
mxg                     V×10^-3L
x=$\frac{41V×10{\;}^{-3}}{22.4m}$×100%=$\frac{41V}{22400m}$×100%，
故答案为：$\frac{41V}{22400m}$×100%；
（5）步骤②是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠，反应的离子方程式为CO₂+AlO₂^-+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，
故答案为：CO₂+AlO₂^-+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；
（6）若在步骤③中未洗涤，沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高，氢氧化铝灼烧不完全，导致m₂偏大，测定结果偏高等，
故答案为：沉淀洗涤不干净（或称量样品的质量偏大或氢氧化铝灼烧不完全或其它合理答案）．

点评 此题是实验和利用化学方程式计算相结合的题目，难度中等，该题步骤较多，应认真分析，另外要掌握关系法、差量法的应用．