Question

氮化铝（AlN）是一种新型无机材料。某氮化铝（AlN）仅含有Al₂O₃杂质，某学习小组为测定该氮化铝样品中AlN的纯度，查阅资料得知：AlN + NaOH + 3H₂O = Na[Al(OH)₄] + NH₃↑。设计如下2种方案。
方案一：量气法——如图所示。

（1）按图连接好装置，检查装置气密性的方法是             。
（2） 导管a的主要作用是                   。
（3）为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是：           。（填标号）

A．CCl4

B．H2O

C．NH4Cl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AlN的纯度为___________。
方案二：重量法——如下图所示。

（5） 步骤①中，氧化铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_______________。
（6） 样品中AlN的纯度为___________。
（7） 若测得样品中AlN的纯度偏高，可能的原因是___________。（写1点）

Answer 1

（1） 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）保持气压恒定，使NaOH浓溶液容易流下 （3） A D    （4）
（5） Al₂O₃ + 2OH^－+ 3H₂O = 2[Al(OH)₄]^－ 　（6）  　　         
（7） 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）  

解析试题分析：（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将的主要作用是使分液漏斗中的溶液的液面上下气体压强相同，这样在重力的作用下NaOH浓溶液就容易顺利流下。（3）为测定生成氨气气体的体积，量气装置中的X液体应该是氨气不能溶解的液体物质。由于氨气极容易在水中溶解，所以B．H₂O　C．NH₄Cl溶液排除，而氨气在CCl₄和植物油中不容易溶解。因此选项为AD。（4）根据反应方程式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=;则样品中AIN的纯度为m(AlN)÷m=.（5） 步骤①中，氧化铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为Al₂O₃ + 2OH^－ + 3H₂O = 2[Al(OH)₄]^－.在反应开始时固体的质量是AlN和Al₂O₃质量和，在反应最后固体的质量为Al₂O₃质量。根据Al守恒可知2AlN～Al₂O₃，若含有2mol的AlN，即含有82gAlN，固体质量增加20g,性质固体质量增加了(m₂-m₁)g所以其中含有的AlN的质量为。样品中AlN的纯度为m(AlN)÷m=.（7） 若测得样品中AlN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等。
考点：考查新型无机材料氮化铝（AlN）的纯度的测定方法及原理的知识。