Question

【題目】TMB是一種新型指紋檢測(cè)的色原試劑，由碳、氫、氮三種元素組成，M=240g/mol。某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲利用下列儀器測(cè)定TMB的分子式。主要過(guò)程為在足量氧氣流中將4.80 g TMB樣品氧化(氮元素轉(zhuǎn)化為N2)，再利用吸收劑分別吸收水蒸氣和CO2。請(qǐng)從圖中選擇適當(dāng)?shù)难b置(裝置符合氣密性要求，加熱裝置等已略去，其他用品可自選)。

（1）寫出儀器a的名稱__________，A中的化學(xué)反應(yīng)方程式：___________；

（2）B中試劑是___________，作用是________________ ；

（3）裝置C中CuO粉末的作用為________________。

（4）理想狀態(tài)下，將4.80 gTMB樣品完全氧化，點(diǎn)燃C處酒精燈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)得D增加3.60 g，E增加14.08 g，則TMB的分子式為____________。

（5）有同學(xué)認(rèn)為，用該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得的TMB分子式不準(zhǔn)確，應(yīng)在干燥管E后再添加一個(gè)裝有堿石灰的干燥管F。你認(rèn)為是否需要添加F裝置__________（填“需要”或“不需要”），簡(jiǎn)述理由________________。

Answer 1

【答案】分液漏斗 濃硫酸 干燥 O2，防止將水蒸氣帶入 D或E 中引起增重 使TMB不充分燃燒生成CO全部轉(zhuǎn)化為CO2 C16H20N2 需要 防止外界空氣中的 CO2 和 H2O 進(jìn)入 E 中，避免對(duì) E 處吸收二氧化碳的定量檢測(cè)造成干擾

【解析】

由實(shí)驗(yàn)裝置可知，A中過(guò)氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣，B中濃硫酸干燥氧氣，C中氧氣將TMB氧化為二氧化碳、水和氮?dú)猓?/span>D中濃硫酸增重為水的質(zhì)量，E中增重為二氧化碳的質(zhì)量，結(jié)合質(zhì)量及物質(zhì)的量計(jì)算TMB分子中碳、氫、氮的原子個(gè)數(shù)比，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量之比算出相對(duì)分子質(zhì)量，結(jié)合原子個(gè)數(shù)比計(jì)算出分子式，有必要在干燥管E后再添加一個(gè)裝有堿石灰的干燥管F，防止空氣中的水和二氧化碳進(jìn)入E，以此解答該題。

（1）由裝置圖可知，儀器a為分液漏斗， A中發(fā)生H2O2在MnO2催化下分解制備氧氣，故化學(xué)反應(yīng)方程式為，故答案為：分液漏斗；；

（2）B 中試劑是濃硫酸，作用是干燥O2，防止帶入 D或E 中引起增重，故答案為：濃硫酸；干燥O2，防止將水蒸氣帶入 D或E 中引起增重；

(3）裝置C中CuO粉末的作用為使TMB不充分燃燒生成的CO全部轉(zhuǎn)為CO2,故答案為：使TMB不充分燃燒生成CO全部轉(zhuǎn)化為CO2；

（4）實(shí)驗(yàn)后稱得D、E裝置分別增加3.60g、14.08g，則m(H2O)=3.60g，m(CO2)=14.08g，則，n(H)=2n(H2O)=0.4mol；，n(C)=n(CO2)=0.32mol；

所以；

則：n(C)：n(H)：n(N)=0.32mol：0.4mol：0.04mol=8：10：1，

TMB的相對(duì)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，故答案為：C16H20N2；

（5）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)TMB完全燃燒，并利用D、E裝置分別吸收H2O和CO2來(lái)確定其分子組成，若不添加F裝置，外界空氣中的CO2和H2O進(jìn)入E中，從而干擾 E處吸收二氧化碳的定量檢測(cè)，給實(shí)驗(yàn)造成誤差，故答案為：需要；防止外界空氣中的CO2和H2O進(jìn)入E 中，避免對(duì) E 處吸收二氧化碳的定量檢測(cè)造成干擾。