Question

4．由碳、氫、氮三種元素組成的TMB是一種新型指紋檢測(cè)的色原試劑，其相對(duì)分子質(zhì)量為240．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲利用下列裝置測(cè)定TMB的分子式．實(shí)驗(yàn)原理：在足量氧氣流中將4.80gTMB樣品氧化（氮元素轉(zhuǎn)化為N₂），再利用吸收劑分別吸收水蒸氣和CO₂．請(qǐng)從圖中選擇適當(dāng)?shù)难b置（部分裝置可以重復(fù)）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）儀器a的名稱為圓底燒瓶．
（2）實(shí)驗(yàn)裝置依次連接的順序?yàn)镃BDBAA．
（3）寫出裝置C中反應(yīng)的化學(xué)方程式：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（4）該實(shí)驗(yàn)不需要（填“需要”或“不需要”）尾氣處理，理由是碳元素必須燃燒完全才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，沒有有毒氣體放出．
（5）實(shí)驗(yàn)后稱得裝置A的質(zhì)量增加14.08g，裝置B的質(zhì)量增加3.60g并收集到0.56g氮?dú)猓�假設(shè)每次吸收均是完全的），則TMB的分子式為C₁₆H₂₀N₂．
（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CO₂具有氧化性：將打磨過的鎂條點(diǎn)燃后深入充滿二氧化碳的集氣瓶中，鎂條繼續(xù)燃燒，集氣瓶中有黑色固體生成為碳單質(zhì)，說明二氧化碳具有氧化性．

Answer 1

分析 C中過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣，用濃硫酸干燥氧氣，氧氣將TMB氧化為二氧化碳、水和氮?dú)�，用堿石灰吸收二氧化碳，．根據(jù)A裝置增加14.08g可以求出樣品中C元素的物質(zhì)的量，B裝置增加3.60g可以求出樣品中H元素的物質(zhì)的量，再根據(jù)收集到0.56g氮?dú)饪梢郧蟪鰳悠分蠳元素的物質(zhì)的量，則TMB分子中碳、氫、氮的原子個(gè)數(shù)比就可以求出，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量之比算出相對(duì)分子質(zhì)量，結(jié)合原子個(gè)數(shù)比計(jì)算出分子式，以此解答該題，
（1）儀器a為圓底燒瓶
（2）依據(jù)上述分析可知裝置連接為制備氧氣、干燥氧氣、將TMB氧化、濃硫酸吸收生成的水蒸氣、堿石灰吸收生成的二氧化碳?xì)怏w、最后連接堿石灰防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置A干擾測(cè)定結(jié)果；
（3）過氧化氫在二氧化錳作用下分解生成水和氧氣；
（4）因二氧化碳完全吸收，且生成氮?dú)�，沒有必要進(jìn)行尾氣處理；
（5）實(shí)驗(yàn)后稱得裝置從用的先后順序排列質(zhì)量分別增加3.60g、14.08g，收集到0.56g氮?dú)�，則m（H₂O）=3.60g，m（CO₂）=14.08g，則
n（H₂O）=$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，n（H）=0.4mol，
n（CO₂）=$\frac{14.08g}{44g/mol}$=0.32mol，n（C）=0.32mol，
所以n（N）=$\frac{0.56g}{14g/mol}$=0.04mol，
則：n（C）：n（H）：n（N）=0.32mol：0.4mol：0.04mol=8：10：1，
依據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算分子式；
（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使二氧化碳發(fā)生反應(yīng)后碳元素化合價(jià)降低，做氧化劑，如鎂條在二氧化碳中燃燒生成碳；

解答 解：C中過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣，用濃硫酸干燥氧氣，氧氣將TMB氧化為二氧化碳、水和氮?dú)�，用堿石灰吸收二氧化碳，．根據(jù)A裝置增加14.08g可以求出樣品中C元素的物質(zhì)的量，B裝置增加3.60g可以求出樣品中H元素的物質(zhì)的量，再根據(jù)收集到0.56g氮?dú)饪梢郧蟪鰳悠分蠳元素的物質(zhì)的量，則TMB分子中碳、氫、氮的原子個(gè)數(shù)比就可以求出，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量之比算出相對(duì)分子質(zhì)量，結(jié)合原子個(gè)數(shù)比計(jì)算出分子式，以此解答該題，
（1）依據(jù)圖形和作用可知，儀器a為圓底燒瓶，
故答案為：圓底燒瓶；
（2）依據(jù)上述分析可知裝置連接為制備氧氣、干燥氧氣、將TMB氧化、濃硫酸吸收生成的水蒸氣、堿石灰吸收生成的二氧化碳?xì)怏w、最后連接堿石灰防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置A干擾測(cè)定結(jié)果，裝置連接順序?yàn)椋篊BDBAA，
故答案為：CBDBAA；
（3）過氧化氫在二氧化錳作用下分解生成水和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（4）因二氧化碳完全吸收，且生成氮?dú)馐强諝獾某煞�，沒有必要進(jìn)行尾氣處理，
故答案為：不需要；因?yàn)樘荚�素必須燃燒完全才能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，沒有有毒氣體排放；
（5）實(shí)驗(yàn)后稱得裝置從用的先后順序排列質(zhì)量分別增加3.60g、14.08g，收集到0.56g氮?dú)猓瑒tm（H₂O）=3.60g，m（CO₂）=14.08g，則
n（H₂O）=$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，n（H）=0.4mol，
n（CO₂）=$\frac{14.08g}{44g/mol}$=0.32mol，n（C）=0.32mol，
所以n（N）=$\frac{0.56g}{14g/mol}$=0.04mol，
則：n（C）：n（H）：n（N）=0.32mol：0.4mol：0.04mol=8：10：1，
TMB的相對(duì)分子質(zhì)量為：2×120=240，設(shè)分子式為：C_8nH_10nN_n，則有：12×8n+10n+14n=240，解得n=2，所以分子式為C₁₆H₂₀N₂，
故答案為：C₁₆H₂₀N₂；
（6）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使二氧化碳發(fā)生反應(yīng)后碳元素化合價(jià)降低，做氧化劑，將打磨過的鎂條點(diǎn)燃后深入充滿二氧化碳的集氣瓶中，鎂條繼續(xù)燃燒，集氣瓶中有黑色固體生成為碳單質(zhì)，說明二氧化碳具有氧化性，
故答案為：將打磨過的鎂條點(diǎn)燃后深入充滿二氧化碳的集氣瓶中，鎂條繼續(xù)燃燒，集氣瓶中有黑色固體生成為碳單質(zhì)，說明二氧化碳具有氧化性；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的探究，生成產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)，化學(xué)式的計(jì)算應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)，主要是測(cè)定個(gè)成分的實(shí)驗(yàn)裝置作用的理解應(yīng)用，題目難度中等．