Question

【題目】2020年1月25日總建筑面積為3.39萬平方米的火神山醫(yī)院正式開工，火神山醫(yī)院在建造過程中用到了HDPE膜。老師告訴同學們HDPE膜具有極好的抗沖擊性和防潮性，聽完老師的描述后，同學們對HDPE膜的組成元素產生了濃厚的興趣，進行了如下探究。

（提出問題）HDPE膜由什么元素組成？

（查閱資料）①HDPE膜能夠燃燒，燃燒可能生成一氧化碳；②堿石灰主要成分是氫氧化鈉固體和氧化鈣固體。

（實驗探究）如圖所示，先通入干燥氮氣，再將4.2g的HDPE膜樣品在一定質量的氧氣中點燃，并將燃燒產物依次通過裝置A、B、C、D（裝置中每步反應均進行完全）。

（實驗記錄）

裝置質量	A裝置總質量	C裝置總質量
實驗前	100.0g	100.0g
實驗后	105.4g	113.2g

（實驗分析）

（1）實驗前，先通入氮氣的目的是________。

（2）裝置A中濃硫酸的作用是吸收_____________。

（3）實驗中觀察到裝置B中黑色粉末變成紅色，證明燃燒產物中有____________。

（4）裝置C中發(fā)生的化學反應方程式為____________。

（5）裝置D的作用是________________。

（數(shù)據(jù)處理）4.2g的HDPE膜樣品中含碳元素的質量為____________g，含氫元素的質量為________g。

（實驗結論）HDPE膜由碳元素、氫元素組成，不含其他元素的理由是生成物中碳、氫元素質量之和為_________（用數(shù)據(jù)分析）。

（反思拓展）實驗中的4.2gHDPE膜樣品燃燒消耗的氧氣質量為m，則m的取值范圍為______。

Answer 1

【答案】排盡裝置內的空氣，以防止燃燒可能生成一氧化碳時，加熱發(fā)生爆炸 吸收水蒸氣 一氧化碳 2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O 防止外界空氣中的水、二氧化碳等氣體進入C裝置，影響測量結果 3.6 0.6 生成物中碳、氫元素質量之和為4.2g 9.6g≤m＜14.4g

【解析】

實驗

（1）實驗前，先通入氮氣的目的是排盡裝置內的空氣，因為HDPE膜燃燒可能產生一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，混有一定量的空氣，遇明火容易爆炸，故填：排盡裝置內的空氣，以防止燃燒可能生成一氧化碳時，加熱發(fā)生爆炸。

（2）濃硫酸具有吸水性，可以吸收水蒸氣，故裝置A中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣。故填：吸收水蒸氣；

（3）實驗中觀察到裝置B中黑色粉末變成紅色，是因為氧化銅和一氧化碳在加熱的條件下反應生成了銅，證明燃燒產物中有一氧化碳。故填：一氧化碳。

（4）裝置C中氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，發(fā)生的化學反應方程式為：，故填：；

（5）堿石灰能吸收空氣中的水和二氧化碳，防止外界空氣中的水、二氧化碳等氣體進入C裝置，影響測量結果。故填：防止外界空氣中的水、二氧化碳等氣體進入C裝置，影響測量結果；

數(shù)據(jù)處理：

A裝置增加的質量為HDPE膜燃燒生成水的質量，故生成水的質量為：105.4g-100.0g=5.4g；

C裝置增加的質量為HDPE膜燃燒生成二氧化碳的質量和氧化銅與一氧化碳反應生成二氧化碳的質量之和，由可知，一氧化碳中的碳全部轉化到了生成的二氧化碳中，故HDPE膜中的碳全部轉化到了二氧化碳中，生成二氧化碳的總質量為：113.2g-100.0g=13.2g，

4.2gHDPE膜樣品中含碳元素的質量為：；

4.2gHDPE膜樣品中含氫元素的質量為：

實驗結論：

HDPE膜由碳元素、氫元素組成，不含其他元素的理由：生成物中碳、氫元素質量之和為3.6g+0.6g=4.2g。

故填：生成物中碳、氫元素質量之和為4.2g。

反思拓展：

根據(jù)質量守恒定律，化學反應前后，元素的質量不變，故HDPE膜完全燃燒生成二氧化碳和水，消耗氧氣的質量即生成的二氧化碳和水中氧元素的質量之和，生成二氧化碳中碳元素的質量與HDPE膜中碳元素質量相同，設生成的二氧化碳中氧元素質量為a，，a=9.6g，生成的水中氧元素的質量為：

故完全燃燒消耗氧氣的質量為：9.6g+4.8g=14.4g

不完全燃燒全部生成一氧化碳和水時，消耗氧氣質量，即生成的一氧化碳中氧元素的質量與生成的水中氧元素質量之和，設生成的一氧化碳中氧元素質量為b，，b=4.8g，

故不完全燃燒消耗氧氣的質量為：4.8g+4.8g=9.6g；

由于反應生成了一氧化碳，因此生成的氣體可能全部是一氧化碳，也可能是一氧化碳和二氧化碳，則m的取值范圍為：9.6g≤m＜14.4g。

故填：9.6g≤m＜14.4g。