Question

7．實驗室用燃燒法測定某種a一氨基酸X（C_xH_yO_zN_p）的分子組成．取1.67g X放在純氧中充分燃燒，生成CO₂、H₂O和N₂．現用下圖所示裝置進行實驗（鐵架臺、鐵夾、酒精燈等未畫出），請回答有關問題：

（1）實驗開始時，首先打開止水夾a，關閉止水夾b，通一段時間的純氧，這樣做的目的是
將裝置中的N₂排凈之后則需關閉止水夾a，打開止水夾b．
（2）以上裝置中需要加熱的有（填裝置代號）A和D．操作時應先點燃D處的酒精燈．
（3）配平裝置A中發生反應的化學方程式
    C_xH_yO_zN_p+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）+O₂→xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂
（4）裝置D的作用是吸收未反應的O₂，保證最終收集到的氣體是反應生成的N₂．
（5）實驗結果：
①B中濃硫酸增重0.81g，C中堿石灰增重3.52g，F中收集到112mL（標準狀況）氣體．
②x的相對分子質量為167，它是通過質譜儀測定的（填一種現代化學儀器）試通過計算確定該有機物X的分子式C₈H₉NO₃．

Answer 1

分析 （1）根據裝置的空氣中含有N₂；
（2）根據α-氨基酸放在純氧中充分燃燒；利用銅網和氧氣在加熱條件下反應除去未反應完氧氣；操作時應先除去氧氣，以防止影響N₂的體積的測定；              
（3）先配平碳原子、氫原子、氮原子數，最后配平氧原子，在配平氧原子時注意有機物中的氧原子，結合原子守恒配平書寫；
（4）根據銅網和氧氣在加熱條件下反應除去未反應完氧氣；
（5）根據相對分子質量用質譜儀來測定；根據堿石灰質量增加量來確定CO₂的質量，求出C的質量和物質的量，根據濃硫酸質量增加來確定水的質量，求出H的質量和物質的量，根據氮氣的體積求出氮的質量和物質的量，根據質量守恒，求出氧的質量和物質的量，以此該求出有機物X的分子式．

解答 解：（1）根據裝置的空氣中含有N₂，需將裝置中的N₂排凈，
故答案為：將裝置中的N₂排凈；a；b；   
（2）因α-氨基酸放在純氧中充分燃燒；因銅網和氧氣在加熱條件下反應除去未反應的氧氣，則A、D處需要加熱；因操作時應先除去氧氣，以防止影響N₂的體積的測定，
故答案為：A和D；D；        
（3）依據原子守恒，顯配平碳、氫、氮原子，再配平氧原子，注意有機物中的氧原子，配平書寫得到的化學方程式為：CxHyOzNp+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂→xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂，
故答案為：CxHyOzNp+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂→xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂；
（4）根據銅網和氧氣在加熱條件下反應除去未反應完氧氣，
故答案：吸收未反應的O₂，保證最終收集到的氣體是反應生成的N₂；
（5）因測定相對分子質量用質譜儀來；
因堿石灰質量增加量為CO₂的質量，CO₂的質量為3.52g，其物質的量為$\frac{3.52g}{44g/mol}$=0.08mol，n（C）=0.08mol，m（C）=0.08mol×12g/mol=0.96g，
因濃硫酸質量增加量為水的質量，H₂O的質量為0.81g，其物質的量為$\frac{0.81g}{18g/mol}$=0.045mol，n（H）=0.09mol，m（H）=0.09g，
因氮氣的體積為N₂為112mL，其物質的量為$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，n（N）=0.01mol，m（N）=0.14g，
因m（C）+m（H）+m（N）=1.19g，所以m（O）=1.67g-1.19g=0.48g，n（O）=$\frac{0.48g}{167g/mol}$=0.03mol，
X的物質的量為$\frac{1.67g}{167g/mol}$=0.01mol，所以0.01molX中含有C0.08molC，0.09molH，0.01molN，0.03molO，所以該有機物X的分子式為C₈H₉NO₃．
故答案為：質譜儀；該有機物X的分子式為C₈H₉NO₃．

點評 本題考查學生燃燒法確定有機物分子組成的知識，根據原子守恒法配平書寫化學方程式，計算化學式的組成，依據所學知識來解答，難度中等．