Question

．(14分)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与过量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yg，滴定管的读数为amL。

②称取xg AlN样品置于装置B瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃ ，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入稀硫酸，与装置B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)，与装置B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bmL，称得D装置的质量为zg。

（4）数据分析(已知：该实验条件下的气体摩尔体积为V_m L·mol^－1)

①Al₄C₃的质量分数为                      。

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”)。

③AlN的质量分数为                    。

Answer

（1）AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑；（3）③K1，K3，NaOH；④打开K2， 通入空气一段时间；（4）①0.048(a—b)/（x×Vm）×100%；②偏小；③41（z—y）/17x×100%。

【解析】

试题分析：（1）AlN溶于强碱生成NH3，此反应可理解为先于水反应，AlN＋3H2O=Al(OH)3＋NH3↑，因为Al(OH)3体现两性，与碱反应生成偏铝酸钠和水，即Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O，两式叠加为：AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑；（3）根据实验目的测AlN和Al4C3的质量分数，且Al3C4能和酸反应生成甲烷，AlN能和碱反应反应生成氨气，②步Al4C3和酸饿反应，③应是测AlN质量分数，应和碱反应，因此关闭活塞K1，打开K3,通过分液漏斗加入过量的NaOH溶液；④锥形瓶中有未被吸收的NH3，这部分必须吸收，因此打开K2，通一段时间的空气，让NH3全部被吸收，；(4)①Al4C3＋6H2SO4=2Al2(SO4)3＋3CH4↑，产生甲烷的体积为b—a，则n（NH3）=(b—a)×10－3/Vmmol，根据反应方程式，推出m(Al4C3)=144×(b－a)×10－3/3Vmg，质量分数为：0.048(a—b)/（x×Vm）×100%；②当液面左高右低，气体的体积变小，即(b－a)减小，；③装置D的吸收NH3，增重的质量是NH3的质量，即m(NH3)=(z－y)g，根据反应方程式，m(AlN)=(z－y)×41/17，因此AlN的质量分数为：41（z—y）/17x×100%。

考点：考查化学反应方程式的书写、实验操作、误差分析、质量分数的计算等知识。