工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质.某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)

工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质.某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解).
(1)实验原理
①Al4C3与硫酸反应可生成CH4
②AlN溶于强酸产生铵盐,溶于强碱生成氨气,请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式______.
(2)实验装置(如图所示)

(3)实验过程
①连接实验装置,检验装置的气密性.称得D装置的质量为y g,滴定管的读数为a mL.
②称取xg AlN样品置于锥形瓶中;塞好胶塞,关闭活塞______,打开活塞______,通过分液漏斗加入稀硫酸,与烧瓶内物质充分反应.
③待反应进行完全后,关闭活塞______,打开活塞______,通过分液漏斗加入过量______(填化学式),与烧瓶内物质充分反应.
④______(填入该步应进行的操作).
⑤记录滴定管的读数为b mL,称得D装置的质量为z g.
(4)数据分析
①AlN的质量分数为
41(z−y)
17x
×100%
41(z−y)
17x
×100%

②若读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低,则所测气体的体积______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
③Al4C3的质量分数为
0.048(a−b)
Vm•x
×100%
0.048(a−b)
Vm•x
×100%
.(该实验条件下的气体摩尔体积为Vm).
威廉928 1年前 已收到1个回答 举报

mizne 花朵

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解题思路:从实验装置和实验步骤上看,本实验的原理是用足量硫酸与样品中Al4C3完全反应,量取生成的甲烷气体,从而可测得Al4C3的百分含量;用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应,充分吸收生成的氨气,并称量其质量,从而求得AlN的质量分数,以此分析解答;
(1)根据题目信息:AlN溶于强碱溶液时会生成NH3来书写方程式;
(3)②通过分液漏斗加入稀硫酸,硫酸与样品中Al4C3完全反应,量取生成的甲烷气体,从而测得Al4C3的百分含量,故应关闭活塞K2、K3,打开活塞 K1
③用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应,充分吸收生成的氨气,并称量其质量,故应关闭活塞K1,打开活塞K3
④装置中残留部分氨气,打开K2,通入空气一段时间,排尽装置的氨气,被装置D完全吸收;
(4)①根据氮原子的守恒,氨气的物质的量等于AlN的物质的量,可求得AlN的质量分数;
②读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低,气体的压强大于大气压,测定气体甲烷的体积偏小;
③根据碳原子的守恒,Al4C3的物质的量等于甲烷的物质的量的三分之一,可求得Al4C3的质量分数.

从实验装置和实验步骤上看,本实验的原理是用足量硫酸与样品中Al4C3完全反应,量取生成的甲烷气体,从而可测得Al4C3的百分含量;用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应,充分吸收生成的氨气,并称量其质量,从而求得AlN的质量分数;
(1)根据题目信息:AlN溶于强碱溶液时会生成NH3,化学方程式为:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑,故答案为:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑;
(3)②通过分液漏斗加入稀硫酸,硫酸与样品中Al4C3完全反应,量取生成的甲烷气体,从而测得Al4C3的百分含量,故应关闭活塞K2、K3,打开活塞 K1
故答案为:K2、K3; K1
③用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应,充分吸收生成的氨气,并称量其质量,故应关闭活塞K1,打开活塞K3,故答案为:K1;K3;NaOH;
④装置中残留部分氨气,打开K2,通入空气一段时间,排尽装置的氨气,被装置D完全吸收,防止测定的氨气的质量偏小,故答案为:打开K2,通入空气一段时间;
(4)①氨气的质量为(z-y)g,物质的量为[z−y/17]mol,根据氮原子的守恒,氨气的物质的量等于AlN的物质的量,所以AlN的质量为[z−y/17]mol×41g/mol=
41(z−y)
17g,故AlN的质量分数为

41(z−y)
17
x×100%=
41(z−y)
17x×100%,故答案为:
41(z−y)
17x×100%.
②读取滴定管中气体的体积时,液面左高右低,气体的压强大于大气压,测定气体甲烷的体积偏小,故答案为:偏小;
③甲烷的体积为(b-a)mL,物质的量为
(b−a)×10 −3
Vmmol,根据碳原子的守恒,Al4C3的物质的量等于甲烷的物质的量的三分之一,所以Al4C3的质量为[1/3]×
(b−a)×10 −3
Vmmol×144g/mol=
48(b−a)×10 −3
Vmg,Al4C3的质量分数为
0.048(a−b)
Vm•x×100%,故答案为:
0.048(a−b)
Vm•x×100%.

点评:
本题考点: 探究物质的组成或测量物质的含量.

考点点评: 本题是一道关于物质的组成和含量测定知识的综合考查题,要求学生具有分析和解决问题的能力,难度大.

1年前

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