化学
氮化铝（AIN）是一种新型的无机材料，广泛应用于集成电路生产领域．氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质．化学研究性学习小组为测定该产品中有关成分的质量分数，分别取一定量氮化铝产品，进行了以下实验．已知：①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑②该实验条件下，AlN不与O2反应，A12O3与C、CO均不反应．（1）测氮化铝的质量分数．同学们设计的实验装置如图：请回答相关问题：①广口瓶中水上方的试剂X宜选用．（填字母）．a．酒精     b．植物油&n

2019-04-14

氮化铝（AIN）是一种新型的无机材料，广泛应用于集成电路生产领域．氮化铝产品中往往含有炭和氧化铝杂质．化学研究性学习小组为测定该产品中有关成分的质量分数，分别取一定量氮化铝产品，进行了以下实验．
已知：①AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
②该实验条件下，AlN不与O2反应，A12O3与C、CO均不反应．
（1）测氮化铝的质量分数．同学们设计的实验装置如图：
请回答相关问题：
①广口瓶中水上方的试剂X宜选用______．（填字母）．
a．酒精     b．植物油    c．四氯化碳
②广口瓶中的液体未装满（上方留有空间），实验测得的NH3的体积将______ （填字母）．
a．偏大    b．偏小    c．不受影响
③导气管A的作用是______、______．
④实验中取该氧化铝产品a g，实验测得氨的体积为b L（已折算成标准状态），则该氮化铝产品中的质量分数为
41b
22.4a
41b
22.4a
．
（2）测炭的质量分数．
取四份不同质量的氮化铝产品粉末，分别在一定体积（标准状况）氧气流中充分灼烧，反应后测得实验数据如下表所示：
实验序号
氢化铝产品粉末质量/g 2.955 5.910 11.82 23.64
残留气体的体积/L（标准状况） 2.24 2.24 4.48 4.48
请计算（计算结果保留两位小数）：
①实验I中气体的成分是______
②氮化铝产品中炭的质量分数为______．
优质解答
（1）①因为氨气极易溶于水，所以广口瓶的水面上应加一层物质，来将气体和水隔绝，酒精能溶于水，四氯化碳在下层，应选用植物油，故答案为：b；
②广口瓶中的气压之所以会增大，是因为有氨气进入，所以无论广口瓶中是否有空气，进入瓶中氨气的体积都等于排进量筒中水的体积，所以不受影响，
故答案为：c；
③导气管A联通分液漏斗上方和锥形瓶，可使上下压强一致，所以平衡分液漏斗上方与锥形瓶内压强，使液体容易滴下；又由于体系内压强与外界压强一致，所以可以
使滴下的液体体积不影响测定的NH3的体积，
故答案为：平衡分液漏斗上方与锥形瓶内压强，使液体容易滴下；使滴下的液体体积不影响测定的NH3的体积；
④设参加反应的AlN质量为x
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
41                  1
x                
bL
22.4molL

x=
41b
22.4
，质量分数为：
41b
22.4a
，故答案为：
41b
22.4a
；
（2）①1到2：C质量增大，气体体积不变，说明多出来C和剩的氧气反应，C+O2=CO2，又因为1：1的关系，所以气体的体积没变，那1阶段就是二氧化碳和氧气，2到3：C又增多了，那在2的基础上，多出的C和二氧化碳反应，C+CO2=2CO生成CO，C+CO2=2CO，又因为这个反应是1：2的关系，所以气体体积增大一倍，3：到4：相当于在3的基础上C质量增大，C和CO不反应，所以气体体积不变，则实验1成分为：CO2、O2，故答案为：CO2、O2；
②第二组气体成分只有CO，物质的量为
2.24L
22.4L/mol
=0.1mol，氮化铝产品粉末中C质量为12g/mol×0.1mol=1.2g，质量分数为
1.2g
5.910
×100%=20.30%，
故答案为：20.30%． （1）①因为氨气极易溶于水，所以广口瓶的水面上应加一层物质，来将气体和水隔绝，酒精能溶于水，四氯化碳在下层，应选用植物油，故答案为：b；
②广口瓶中的气压之所以会增大，是因为有氨气进入，所以无论广口瓶中是否有空气，进入瓶中氨气的体积都等于排进量筒中水的体积，所以不受影响，
故答案为：c；
③导气管A联通分液漏斗上方和锥形瓶，可使上下压强一致，所以平衡分液漏斗上方与锥形瓶内压强，使液体容易滴下；又由于体系内压强与外界压强一致，所以可以
使滴下的液体体积不影响测定的NH3的体积，
故答案为：平衡分液漏斗上方与锥形瓶内压强，使液体容易滴下；使滴下的液体体积不影响测定的NH3的体积；
④设参加反应的AlN质量为x
AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑
41                  1
x                
bL
22.4molL

x=
41b
22.4
，质量分数为：
41b
22.4a
，故答案为：
41b
22.4a
；
（2）①1到2：C质量增大，气体体积不变，说明多出来C和剩的氧气反应，C+O2=CO2，又因为1：1的关系，所以气体的体积没变，那1阶段就是二氧化碳和氧气，2到3：C又增多了，那在2的基础上，多出的C和二氧化碳反应，C+CO2=2CO生成CO，C+CO2=2CO，又因为这个反应是1：2的关系，所以气体体积增大一倍，3：到4：相当于在3的基础上C质量增大，C和CO不反应，所以气体体积不变，则实验1成分为：CO2、O2，故答案为：CO2、O2；
②第二组气体成分只有CO，物质的量为
2.24L
22.4L/mol
=0.1mol，氮化铝产品粉末中C质量为12g/mol×0.1mol=1.2g，质量分数为
1.2g
5.910
×100%=20.30%，
故答案为：20.30%．
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