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(xué)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(xué)們對(duì)HDPE膜的組成元素產(chǎn)生了濃厚的興趣，進(jìn)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(shí)驗(yàn)探究）如圖所示，先通入干燥氮?dú)�，再�?/span>4.2g的HDPE膜樣品在一定質(zhì)量的氧氣中點(diǎn)燃，并將燃燒產(chǎn)物依次通過裝置A、B、C、D（裝置中每步反應(yīng)均進(jìn)行完全）。

（實(shí)驗(yàn)記錄）

裝置質(zhì)量	A裝置總質(zhì)量	C裝置總質(zhì)量
實(shí)驗(yàn)前	100.0g	100.0g
實(shí)驗(yàn)后	105.4g	113.2g

（實(shí)驗(yàn)分析）

（1）實(shí)驗(yàn)前，先通入氮?dú)獾哪康氖?/span>________。

（2）裝置A中濃硫酸的作用是吸收_____________。

（3）實(shí)驗(yàn)中觀察到裝置B中黑色粉末變成紅色，證明燃燒產(chǎn)物中有____________。

（4）裝置C中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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(zhì)量為____________g，含氫元素的質(zhì)量為________g。

（實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)量之和為_________（用數(shù)據(jù)分析）。

（反思拓展）實(shí)驗(yàn)中的4.2gHDPE膜樣品燃燒消耗的氧氣質(zhì)量為m，則m的取值范圍為______。

Answer 1

【答案】排盡裝置內(nèi)的空氣，以防止燃燒可能生成一氧化碳時(shí)，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(jìn)入C裝置，影響測量結(jié)果 3.6 0.6 生成物中碳、氫元素質(zhì)量之和為4.2g 9.6g≤m＜14.4g

【解析】

實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)前，先通入氮?dú)獾哪康氖桥疟M裝置內(nèi)的空氣，因?yàn)?/span>HDPE膜燃燒可能產(chǎn)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(nèi)的空氣，以防止燃燒可能生成一氧化碳時(shí)，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(shí)驗(yàn)中觀察到裝置B中黑色粉末變成紅色，是因?yàn)檠趸�銅和一氧化碳在加熱的條件下反應(yīng)生成了銅，證明燃燒產(chǎn)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(yīng)生成碳酸鈉和水，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)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(jìn)入C裝置，影響測量結(jié)果。故填：防止外界空氣中的水、二氧化碳等氣體進(jìn)入C裝置，影響測量結(jié)果；

數(shù)據(jù)處理：

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

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

4.2gHDPE膜樣品中含碳元素的質(zhì)量為：；

4.2gHDPE膜樣品中含氫元素的質(zhì)量為：

實(shí)驗(yàn)結(jié)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(zhì)量之和為3.6g+0.6g=4.2g。

故填：生成物中碳、氫元素質(zhì)量之和為4.2g。

反思拓展：

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

故完全燃燒消耗氧氣的質(zhì)量為：9.6g+4.8g=14.4g

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

故不完全燃燒消耗氧氣的質(zhì)量為：4.8g+4.8g=9.6g；

由于反應(yīng)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。