Question

17．某實(shí)驗(yàn)小組用燃燒分析法測(cè)定某有機(jī)物中碳和氫等元素的含量，隨后又對(duì)其進(jìn)行了性質(zhì)探究．將已稱量的樣品置于氧氣流中，用氧化銅作催化劑，在高溫條件下樣品全部被氧化為水和二氧化碳，然后分別測(cè)定生成的水和二氧化碳的質(zhì)量．實(shí)驗(yàn)可能用到的裝置如圖所示，其中A、D裝置可以重復(fù)使用．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）請(qǐng)按氣體流向連接實(shí)驗(yàn)裝置B→A→C→A→D→D（用裝置編號(hào)填寫）．
（2）B裝置中制O₂時(shí)所用的藥品是H₂O₂和MnO₂或Na₂O₂和H₂O．實(shí)驗(yàn)中，開始對(duì)C裝置加熱之前，要通一段時(shí)間的氧氣，目的是排出裝置中的二氧化碳和水蒸氣等；停止加熱后，也要再通一段時(shí)間的氧氣，目的是將燃燒生成的二氧化碳和水蒸氣徹底排出，并完全吸收．
（3）已知取2.3g的樣品X進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，經(jīng)測(cè)定A裝置增重2.7g，D裝置增重4.4g．試推算出X物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式：C₂H₆O．
（4）該小組同學(xué)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)測(cè)得：2.3g的X與過量金屬鈉反應(yīng)可放出560mL H₂（已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），且已知X分子只含一個(gè)官能團(tuán)．查閱資料后，學(xué)生們又進(jìn)行了性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一：X在一定條件下可催化氧化最終生成有機(jī)物Y；實(shí)驗(yàn)二：X與Y在濃硫酸加熱條件下生成有機(jī)物Z．則：
①寫出實(shí)驗(yàn)二中反應(yīng)的化學(xué)方程式：CH₃COOH+C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅+H₂O．
②除去Z中混有的Y所需的試劑和主要儀器是飽和Na₂CO₃溶液、分液漏斗．
（5）若已知室溫下2.3g液態(tài)X在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時(shí)可放出68.35kJ的熱量，寫出X在氧氣中燃燒的熱化學(xué)方程式：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1367kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）B裝置制備氧氣，在C裝置中進(jìn)行樣品燃燒，需要A裝置中充分濃硫酸干燥氧氣，燃燒后用濃硫酸吸收水蒸氣，再用D裝置吸收二氧化碳，并用D裝置吸收空氣中水蒸氣與二氧化碳，防止影響二氧化碳質(zhì)量測(cè)定；
（2）B裝置制取O₂，利用固態(tài)藥品和液體反應(yīng)，可以是過氧化氫與二氧化錳或者過氧化鈉與水反應(yīng)；
實(shí)驗(yàn)前必須排除裝置中的二氧化碳和水蒸氣，以防引起誤差；
停止加熱后，裝置中會(huì)殘留一些燃燒生成的二氧化碳和水蒸氣，需要用氧氣排出；
（3）A裝置增重2.7g為水的質(zhì)量，D裝置增重4.4g為二氧化碳的質(zhì)量，計(jì)算C、H元素質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律判斷是否含有氧元素，最后根據(jù)原子的物質(zhì)的量之比求出實(shí)驗(yàn)式；
（4）根據(jù)（3）中可以確定X的實(shí)驗(yàn)式C₂H₆O，實(shí)驗(yàn)式中碳原子已經(jīng)飽和，所以X分子式為C₂H₆O，2.3gX為0.1mol，X與過量金屬鈉反應(yīng)可放出560mL，即生成0.25molH₂，且已知X分子只含一個(gè)官能團(tuán)，說明X是乙醇，乙醇氧化最終得到Y(jié)為乙酸，乙醇與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成Z為乙酸乙酯；
（5）注明物質(zhì)的物質(zhì)的聚集狀態(tài)和反應(yīng)焓變書寫熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）B裝置制備氧氣，在C裝置中進(jìn)行樣品燃燒，需要A裝置中充分濃硫酸干燥氧氣，燃燒后用濃硫酸吸收水蒸氣，再用D裝置吸收二氧化碳，并用D裝置吸收空氣中水蒸氣與二氧化碳，防止影響二氧化碳質(zhì)量測(cè)定，氣體流向連接實(shí)驗(yàn)裝置B→A→C→A→D→D，
故答案為：A；D；
（2）B裝置制取O₂，利用固態(tài)藥品和液體反應(yīng)，所用的藥品是H₂O₂和MnO₂或Na₂O₂和H₂O；
實(shí)驗(yàn)前必須排除裝置中的二氧化碳和水蒸氣，以防引起誤差，所以開始對(duì)C裝置加熱之前，要通一段時(shí)間的氧氣，排出裝置中的二氧化碳和水蒸氣等；
停止加熱后，裝置中會(huì)殘留一些燃燒生成的二氧化碳和水蒸氣，為確保二氧化碳和水蒸氣徹底排出，應(yīng)再通一段時(shí)間的氧氣；
故答案為：H₂O₂和MnO₂或Na₂O₂和H₂O；排出裝置中的二氧化碳和水蒸氣等；將燃燒生成的二氧化碳和水蒸氣徹底排出，并完全吸收；
（3）濃硫酸增重2.7g即燃燒生成的水為2.7g，則水的物質(zhì)的量為$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，其中含氫元素的質(zhì)量為0.15mol×2g/mol=0.3g；堿石灰增重4.4g，即燃燒生成的CO₂水4.4g，則CO₂的物質(zhì)的量為$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，其中含有碳元素的質(zhì)量為1.2g，生成物中碳元素和氫元素的質(zhì)量之和為1.2g+0.3g=1.5g，小于有機(jī)物的質(zhì)量2.3g，說明有機(jī)物中一定含有氧元素，而且其質(zhì)量為2.3g-1.5g=0.8g，氧元素的物質(zhì)的量為$\frac{0.8g}{16g/mol}$=0.05mol，則有機(jī)物中C、H、O三種元素的物質(zhì)的量之比為0.1mol：0.3mol：0.05mol=2：6：1，所以X物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為C₂H₆O；
故答案為：C₂H₆O；
（4）X的實(shí)驗(yàn)式C₂H₆O中碳原子已經(jīng)飽和，所以分子式為C₂H₆O，2.3gX為0.1mol，X與過量金屬鈉反應(yīng)可放出560mL，即生成0.25molH₂，且已知X分子只含一個(gè)官能團(tuán)，說明X是乙醇，乙醇氧化最終得到Y(jié)為乙酸，乙醇與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)生成Z為乙酸乙酯．
①乙酸能與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)得到乙酸乙酯和水，反應(yīng)方程式為：CH₃COOH+C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅+H₂O；
故答案為：CH₃COOH+C₂H₅OHCH₃COOC₂H₅+H₂O；
②乙酸能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，乙酸乙酯不溶于水，與碳酸鈉溶液不反應(yīng)來除雜、分離，所以除去乙酸乙酯中混有的乙酸所需的試劑是飽和Na₂CO₃溶液，用分液的方法分離，所用儀器是分液漏斗；
故答案為：飽和Na₂CO₃溶液；分液漏斗；
（5）2.3g乙醇的物質(zhì)的量為$\frac{2.3g}{46g/mol}$=0.05mol，在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時(shí)可放出68.35kJ的熱量，1mol乙醇完全反應(yīng)放熱68.35kJ×$\frac{1mol}{0.05mol}$=1367kJ，熱化學(xué)方程式為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1367kJ/mol；
故答案為：C₂H₅OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1367kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有機(jī)物分子組成確定實(shí)驗(yàn)、有機(jī)物的分離提純、熱化學(xué)方程式書寫等，關(guān)鍵是對(duì)原理的理解，掌握有機(jī)物分子式確定方法．