Question

葡萄糖是生命體所需能量的主要來源．
【提出問題】葡萄糖的燃燒產物是CO₂和H₂O，由此能否證明葡萄糖是只由碳元素和氫元素組成的有機物？
【實驗設計】為了確定葡萄糖的元素組成，某小組設計了如下實驗（其中濃硫酸、無水CaCl₂均為常用干燥劑，部分固定裝置省略）．

（1）裝置A中發生反應的化學方程式是

 

．
（2）裝置B中濃硫酸的作用是

 

（3）裝置C處氧化銅的作用是

 

．
【方案評價】
（1）用充有空氣的儲氣球代替裝置A，是否更有利于實驗的進行？

 

（填“是”或“否”），原因是

 

．
（2）裝置C處葡萄糖燃燒的設計特點是

 

（至少1條）．
【數據處理】下表是同學們填寫的實驗報告，請你幫助完成．

實驗事實	數據分析及結論
1.8g葡萄糖完全燃燒，得到2.64g CO2和1.08g H2O	數據分析：     結論：葡萄糖含有C、H、O三種元素

【討論交流】為了盡量減少誤差：
（1）該實驗在進行過程中應注意的問題是

 

（1條）
（2）從定量實驗的角度看，該實驗是否可進一步改進？請簡要寫出一個改進意見：

 

．

Answer 1

分析：【實驗設計】（1）根據過氧化氫的性質和二氧化錳的催化作用回答．
（2）根據濃硫酸的吸水性回答．
（3）根據一氧化碳能與氧化銅反應，可被氧化成二氧化碳的性質回答．
【方案評價】（1）根據空氣中也含有二氧化碳回答．
（2）根據葡萄糖燃燒裝置的密閉性回答．
【數據處理】根據質量守恒定律，由葡萄糖的質量和生成物的總質量求出參加反應的氧氣的質量，再根據二氧化碳和水中的氧元素的質量求出總氧元素的質量，并把它與氧氣的質量對比，看葡萄糖中是否含有氧元素．
【討論交流】（1）從控制反應速率的角度分析回答，防止由于反應過快造成不良后果．
（2）從定量實驗的角度看，要防止其它物質進入E裝置，致使二氧化碳的質量不準或氫氧化鈉固體不能充分吸收二氧化碳．

解答：解：【實驗設計】（1）過氧化氫在二氧化錳的催化作用下能迅速分解生成氧氣和水，方程式為2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑．
（2）由A處生成的氧氣中含有水蒸氣，濃硫酸有吸水性，可以吸收從A中溢出的水蒸氣，以便進行后續實驗．
（3）本實驗需測定葡萄糖中碳元素的質量，原理是根據氫氧化鈉吸收的二氧化碳的質量求碳元素的質量，葡萄糖燃燒時可能也產生一氧化碳，為了測定精確，要將葡萄糖不完全燃燒產生的少量CO氧化成CO₂，氧化銅通過與一氧化碳反應能保證葡萄糖中的碳都轉化為CO₂．
【方案評價】（1）空氣中也含有二氧化碳，會影響葡萄糖燃燒生成的二氧化碳質量的測定．
（2）裝置C處葡萄糖燃燒的設計特點是在密閉體系里燃燒（或反應物均為純凈物或用酒精燈隔著玻璃管加熱，達到著火點等）．
【數據處理】而2.64gCO₂中碳的質量為2.64g×

12

44

×100%=0.72g，1.08gH₂O中氫的質量為1.08g×

1×2

18

×100%=0.12g，產物中共有碳氫之和0.72g+0.12g=0.84g．【討論交流】（1）為了使葡萄糖與氧氣充分反應，要先通氧氣再加熱；可通過B中氣泡的多少來控制O₂產生的速度，防止氣流過快，沖走葡萄糖和氧化銅，堵塞導氣管；要控制反應物的量，防止反應過快熱量來不及散發而引起試管炸裂；氧氣要足量，防止燃燒不充分；反應結束，待冷卻后再稱量D、E的質量等．
（2）從定量實驗的角度看，為了防止F中的物質進入E干擾二氧化碳的測定，將F換成裝有NaOH的干燥管，同時吸收空氣中的CO₂和H₂O，減少實驗誤差；為了充分吸收燃燒產生的二氧化碳，把氫氧化鈉固體換成溶液．
故答案為：【實驗設計】（1）2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；（2）吸收從A中溢出的水蒸氣；
（3）將葡萄糖不完全燃燒產生的少量CO氧化成CO₂，保證葡萄糖中的碳都轉化為CO₂
【方案評價】
（1）否；空氣中的CO₂會干擾實驗結果的測定；（2）在密閉體系里燃燒（或反應物均為純凈物或用酒精燈隔著玻璃管加熱，達到著火點等）；
【數據處理】而2.64gCO₂中碳的質量為2.64g×

12

44

×100%=0.72g，1.08gH₂O中氫的質量為1.08g×

1×2

18

×100%=0.12g，產物中共有碳氫之和0.72g+0.12g=0.84g．【討論交流】
（1）先通氧氣再加熱（或通過B中氣泡的多少來控制O₂產生的速度，防止氣流過快，沖走葡萄糖和氧化銅，堵塞導氣管或控制反應物的量，防止反應過快熱量來不及散發而引起試管炸裂或氧氣足量防止燃燒不充分或反應結束，待冷卻后再稱量D、E的質量等）；
（2）將F換成裝有NaOH的干燥管，同時吸收空氣中的CO₂和H₂O，減少實驗誤差．

點評：本題是一道綜合實驗題，主要考查學生運用所學化學知識綜合分析和解決實際問題的能力．增加了學生分析問題的思維跨度，強調了學生整合知識的能力．