Question

2．實驗室用燃燒法測定某氨基酸（CxHyNzOp）的分子組成．取mg該種氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成CO₂、H₂O和按圖所示裝置進行實驗．

請回答下列問題：
（1）實驗開始時，首先要通入一段時間的氧氣，其理由是將裝置中的N₂排凈，避免殘留在裝置中的空氣對實驗結果產(chǎn)生影響．
（2）以上裝置中需要加熱的儀器有A、D （用字母填空，下同）．操作時應先點燃D 處的酒精燈．
（3）A裝罝中發(fā)生反應的化學方程式是C_xH_yO_zN_m+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂$\stackrel{點燃}{→}$xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂
（4）裝罝D的作用是吸收未反應的氧氣，保證最終收集的氣體為N₂
（5）讀取N₂的體積時，應注意①①冷卻至室溫②調(diào)節(jié)量筒高度，使E、F中液面高度一致③讀數(shù)時，視線與凹液面最低點相平
（6）實驗中測得N₂的體積為VmL（標準狀況）．為確定此氨基酸的化學式還需要的有關數(shù)鋸是：B、C兩裝置的增重量．

Answer 1

分析 該實驗原理為：mg該種氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成CO₂、H₂O和N₂．裝置B內(nèi)盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據(jù)裝置B增重，確定mg該種氨基酸中含氫元素質(zhì)量，根據(jù)F中水的體積確定氮氣的體積，并由此確定待測氨基酸中含有的氮元素的質(zhì)量，在計算氧元素的質(zhì)量，確定分子中元素原子個數(shù)比，由此確定最簡式，
（1）利用排水法測定氮氣的體積，確定mg該種氨基酸中含氮元素質(zhì)量；
（2）氨基酸和氧氣的反應，以及銅網(wǎng)和氧氣的反應都需要加熱；
（3）氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成二氧化碳、水和氮氣；
（4）由原理可知，銅網(wǎng)吸收未反應的O₂；
（5）根據(jù)讀數(shù)時必須保證壓強相同進行分析；
（6）該原理可知，測出該種氨基酸分子式需要二氧化碳、水的質(zhì)量以及氮氣的體積，計算氧元素的質(zhì)量，確定分子中元素原子個數(shù)比，再結合氨基酸的相對分子質(zhì)量確定分子式．

解答 解：首先觀察裝置圖，很容易看出在A中是氨基酸的燃燒，在B中是吸收生成的水，在C中是吸收產(chǎn)生的二氧化碳，D的設計是除掉多余的氧氣，E和F的設計目的是通過量氣的方式測量氮氣的體積．在這個基礎上，根據(jù)本實驗的目的是測定某種氨基酸（C_xH_yO_zN_p）的分子組成，需要測量的是二氧化碳、水和氮氣的量，這三個量可以確定氨基酸的實驗式，所以再加上氨基酸的相對分子質(zhì)量就可以確定氨基酸的分子式．根據(jù)這個原理，實驗的準確性取決于二氧化碳、水和氮氣的量的測量，而且關鍵是氮氣的量的測量，對氮氣量的測量最可能產(chǎn)生影響的就是原裝置中的氮氣和過量的氧氣，所以一開始就應該先通氧氣將原裝置中空氣排盡，而在測量氮氣前，將過量的氧氣排盡；該實驗原理為：mg該種氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成CO₂、H₂O和N₂．裝置B內(nèi)盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據(jù)裝置B增重，確定mg該種氨基酸中含氫元素質(zhì)量，根據(jù)F中水的體積確定氮氣的體積，并由此確定待測氨基酸中含有的氮元素的質(zhì)量，在計算氧元素的質(zhì)量，確定分子中元素原子個數(shù)比，由此確定最簡式．
（1）裝置的空氣中含有N₂，影響生成氮氣的體積測定，需將裝置中的N₂排凈，避免殘留在裝置中的空氣對實驗結果產(chǎn)生影響，
故答案為：將裝置中的N₂排凈，避免殘留在裝置中的空氣對實驗結果產(chǎn)生影響；
（2）氨基酸和氧氣的反應，以及銅網(wǎng)和氧氣的反應都需要加熱，應先點燃D處的酒精燈，吸收未反應的氧氣，保證最終收集的氣體為N₂，
故答案為：AD；D；
（3））氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成二氧化碳、水和氮氣，反應的化學方程式是：C_xH_yO_zN_m+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂$\stackrel{點燃}{→}$xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂，
故答案為：C_xH_yO_zN_m+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂$\stackrel{點燃}{→}$xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂；
（4）由原理可知，銅網(wǎng)吸收未反應的氧氣，保證最終收集的氣體為N₂，
故答案為：吸收未反應的氧氣，保證最終收集的氣體為N₂；
（5）讀數(shù)時必須保證壓強相同，所以注意事項：①冷卻至室溫，②調(diào)節(jié)量筒高度，使E、F中液面高度一致，③讀數(shù)時，視線與凹液面最低點相平，
故答案為：①冷卻至室溫，②調(diào)節(jié)量筒高度，使E、F中液面高度一致，③讀數(shù)時，視線與凹液面最低點相平；
（6）該原理可知，測出該種氨基酸分子式需要二氧化碳、水的質(zhì)量以及氮氣的體積，則需要測定B、C兩裝置的增重量，
故答案為：B、C兩裝置的增重量．

點評 本題考查學生利用燃燒法確定有機物分子組成的知識，題目難度中等，根據(jù)原子守恒法來解答，理解實驗原理為解答關鍵，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及綜合應用能力．