Question

【題目】TMB由碳氫氮三種元素組成，其相對分子質(zhì)量為240，是一種新型指紋檢測的色原試劑，已在逐步取代強致癌物聯(lián)苯胺和其他致癌性的聯(lián)苯胺衍生物應(yīng)用于臨床化驗法醫(yī)檢驗刑事偵破及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。某研究小組欲利用燃燒法測定TMB的分子式(氮元素轉(zhuǎn)化為N2)實驗裝置如圖所示。回答下列問題：

(1)實驗裝置兩處用到裝有堿石灰的干燥管，其中F處的目的是______________________。儀器a的名稱是___________。

(2)將足量雙氧水置于a中，圓底燒瓶中裝入MnO2固體，按圖連接好裝置。

①A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

②待B、D處導(dǎo)管口有均勻氣泡時，再點燃C處酒精燈，原因是______________________。

(3)裝置C中CuO粉末的作用為_________________________________。

(4)該實驗___________(填“需要”或“不需要”)尾氣處理，其原因是____________________。

(5)理想狀態(tài)下，將4.80gTMB樣品完全氧化，點燃C處酒精燈，實驗結(jié)束時測得D增加3.60g，E增加14.08g，則TMB的分子式為___________。

Answer 1

【答案】防止外界空氣中的CO2和H2O進入E中，避免對E處吸收CO2的定量檢測造成干擾； 分液漏斗 2H2O22H2O+O2↑ 排除裝置內(nèi)原有的CO2和水蒸氣 使TMB不充分燃燒生成CO全部轉(zhuǎn)化為CO2 不需要 碳元素必須燃燒完全才能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，無有毒氣體排放 C16H20N2

【解析】

（1）利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，故F裝置目的是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入E裝置中，影響測量結(jié)果；根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)判斷寫出名稱；

(2)①雙氧水在二氧化錳催化下分解生成水和氧氣；

②氧氣排除裝置內(nèi)原有的CO2和水蒸氣；

(3) CO與CuO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銅和CO2；

（4）因碳元素完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳，且生成氮氣，沒有必要進行尾氣處理；

（5）實驗結(jié)束時測得D增加3.60g，E增加14.08g，則燃燒生成的m（H2O）=3.60g、m（CO2）=14.08g，則n（H2O）==0.2mol，n（H）=0.4mol，n（CO2）==0.32mol，n（C）=0.32mol，所以m（N）=4.80g-0.32mol×12g/mol-0.4mol×1g/mol=0.56g，n（N）==0.04mol，則：n（C）：n（H）：n（N）=0.32mol：0.4mol：0.04mol=8：10：1，依據(jù)相對分子質(zhì)量計算分子式。

（1）利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質(zhì)量，故F裝置目的是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入E裝置中，影響測量結(jié)果；

根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)可知，通過儀器a加入液體反應(yīng)物并控制加入的量，故儀器a的名稱是分液漏斗；

(2)①A中雙氧水在二氧化錳催化下分解生成水和氧氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O22H2O+O2↑；

②待B、D處導(dǎo)管口有均勻氣泡時，得到純凈的干燥的氧氣進入裝置C中，氧氣排除裝置內(nèi)原有的CO2和水蒸氣后，再點燃C處酒精燈；

(3)裝置C中CuO粉末的作用為使TMB不充分燃燒生成CO全部轉(zhuǎn)化為CO2；

(4)碳元素必須燃燒完全才能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，無有毒氣體排放，故該實驗不需要尾氣處理；

（5）實驗結(jié)束時測得D增加3.60g，E增加14.08g，則燃燒生成的m（H2O）=3.60g、m（CO2）=14.08g，則n（H2O）==0.2mol，n（H）=0.4mol，n（CO2）==0.32mol，n（C）=0.32mol，所以m（N）=4.80g-0.32mol×12g/mol-0.4mol×1g/mol=0.56g，n（N）==0.04mol，則：n（C）：n（H）：n（N）=0.32mol：0.4mol：0.04mol=8：10：1，TMB的相對分子質(zhì)量為240，設(shè)分子式為：C8nH10nNn，則有：12×8n+10n+14n=240，解得n=2，所以分子式為C16H20N2。