Question

（2011?臨沂模擬）TMB是一種應(yīng)用指紋檢測新型安全的色原試劑．已知TMB中含有碳、氫、氮三種元素，其相對分子質(zhì)量為240．為測定TMB的組成，用下列各儀器裝置，在過量的氧氣流中4.80gTMB樣品氧化成CO₂、H₂O和N₂，再利用吸收劑分別吸收水和二氧化碳，以確定其中所含碳、氫、氮原子的比例關(guān)系．請從下圖中選擇適當(dāng)?shù)难b置（裝置符合氣密要求，加熱裝置等已略去；其他用品可自選）．

（1）將所選用的儀器（可重復(fù)選用）連接順序由上到下依次填入下表，并寫出該儀器中應(yīng)加的試劑的名稱及作用．

選用的儀器	加入試劑	加入試劑的作用
C	H2O2溶液與MnO2	產(chǎn)生氧氣
D	CuO	保證C全部轉(zhuǎn)化為CO2

（2）實驗后稱得A裝置從用的先后順序排列質(zhì)量分別增加3.60g、14.08g、0.14g，則TMB的分子式為

C₁₆H₂₀N₂

．

Answer 1

分析：（1）實驗原理：將TMB用氧氣氧化為二氧化碳、水和氮氣，再利用吸收劑分別吸收水和二氧化碳，以確定其中所含碳、氫、氮原子的比例關(guān)系．在整個實驗中，要求碳元素全部以二氧化碳形式出現(xiàn)，因此在氧化后需要用氧化銅作最后保障；為防止氧氣產(chǎn)生時所帶水蒸氣的影響，要先對氧氣進行干燥，選擇干燥劑需考慮所提要求“實驗后稱得A裝置從用的先后順序排列質(zhì)量分別增加3.60g和14.08g”，因此干燥氧氣選擇干燥劑B；利用吸收劑分別吸收水和CO₂需考慮試劑影響，先吸收水后吸收CO₂；
（2）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，A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)樣品的總質(zhì)量4.80g可以求出樣品中N元素的物質(zhì)的量，則TMB分子中碳、氫、氮的原子個數(shù)比就可以求出．

解答：解：（1）實驗原理：將TMB用氧氣氧化為二氧化碳、水和氮氣，再利用吸收劑分別吸收水和二氧化碳，以確定其中所含碳、氫、氮原子的比例關(guān)系．在整個實驗中，要求碳元素全部以二氧化碳形式出現(xiàn)，因此在氧化后需要用氧化銅作最后保障；為防止氧氣產(chǎn)生時所帶水蒸氣的影響，要先對氧氣進行干燥，選擇干燥劑需考慮所提要求“實驗后稱得A裝置從用的先后順序排列質(zhì)量分別增加3.60g和14.08g”，因此干燥氧氣選擇干燥劑B；利用吸收劑分別吸收水和CO₂需考慮試劑影響，先吸收水后吸收CO₂，則連接順序為：

選用的儀器	加入試劑	加入試劑的作用
C	H2O2溶液與MnO2	產(chǎn)生氧氣
B	濃H2SO4	干燥氧氣
D	TMB	TMB氧化成CO2、H2O和N2
D	CuO	保證C全部轉(zhuǎn)化為CO2
A	CaCl2	吸收水分
A	NaOH	吸收CO2
A	堿石灰	防止空氣中的CO2和H2O進入裝置中

故答案為：

選用的儀器	加入試劑	加入試劑的作用
C	H2O2溶液與MnO2	產(chǎn)生氧氣
B	濃H2SO4	干燥氧氣
D	TMB	TMB氧化成CO2、H2O和N2
D	CuO	保證C全部轉(zhuǎn)化為CO2
A	CaCl2	吸收水分
A	NaOH	吸收CO2
A	堿石灰	防止空氣中的CO2和H2O進入裝置中

（2）實驗后稱得A裝置從用的先后順序排列質(zhì)量分別增加3.60g、14.08g、0.14g，則m（H₂O）=3.60g，m（CO₂）=14.08g，而0.14g為空氣中的CO₂和H₂O進入裝置中的質(zhì)量，則
n（H₂O）=

3.60g

18g/mol

=0.2mol，n（H）=0.4mol，m（H）=0.4g，
n（CO₂）=

14.08g

44g/mol

=0.32mol，n（C）=0.32mol，m（C）=0.32mol×12g/mol=3.84g，
所以m（N）=4.80g-0.4g-3.84g=0.56g，
n（N）=

0.56g

14g/mol

=0.04mol，
則：n（C）：n（H）：n（N）=0.32mol：0.4mol：0.04mol=16：20：2，
所以分子式為C₁₆H₂₀N₂，
故答案為：C₁₆H₂₀N₂．

點評：本題以定量實驗為立意，確定有機物的分子組成，題目難度較大，本題易錯點為（1），注意實驗的設(shè)計原理和操作步驟．