Question

【題目】TMB是一種新型指紋檢測的色原試劑，由碳、氫、氮三種元素組成，M=240g·mol—1。某研究性學習小組的同學欲利用下列儀器測定TMB的分子式。主要過程為在足量氧氣流中將4.80 g TMB樣品氧化(氮元素轉化為N2)，再利用吸收劑分別吸收水蒸氣和CO2。請從圖中選擇適當的裝置(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A中的化學反應方程式：__________________；

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

(3) 裝置C中CuO粉末的作用為________________。

(4) 理想狀態下，將4.80 gTMB樣品完全氧化，點燃C處酒精燈，實驗結束時測得D增加3.60 g，E增加14.08 g，則TMB的分子式為____________。

(5)有同學認為，用該實驗裝置測得的TMB分子式不準確，應在干燥管E后再添加一個裝有堿石灰的干燥管F。你認為是否需要添加F裝置__________（填“需要”或“不需要”），簡述理由________________。

Answer 1

【答案】2H2O2 2H2O+O2↑ 濃硫酸 干燥 O2，防止帶入 D或E 中引起增重 使 TMB 不充分燃燒生成 CO 全部轉化為 CO2 C16H20N2 需要 防止外界空氣中的 CO2 和 H2O 進入 E 中，避免對 E 處吸收二氧化碳的定量檢測造成干擾

【解析】

根據裝置圖，A中過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣，進入裝置C的氣體需要干燥，生成的氧氣在B用濃硫酸干燥，干燥的氧氣在C中將TMB氧化為二氧化碳、水和氮氣，反應后用濃硫酸吸收水，用堿石灰吸收二氧化碳，以確定其中所含碳、氫、氮原子的比例關系。據此分析解答。

(1)過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣，反應的化學方程式為2H2O22H2O+O2↑，故答案為：2H2O22H2O+O2↑；

(2)進入裝置C的氣體需要干燥，因此B中試劑為濃硫酸，可用于干燥氧氣，防止帶入D中引起增重，故答案為：濃硫酸；干燥O2，防止帶入D中引起增重；

(3)裝置C中CuO粉末可以使TMB不充分燃燒生成的一氧化碳全部轉化為二氧化碳，保證碳元素全部轉化為二氧化碳，被E吸收，故答案為：使TMB不充分燃燒生成的一氧化碳全部轉化為二氧化碳；

(4)實驗后稱得A裝置從用的先后順序排列質量分別增加3.60g、14.08g、0.14g，則m(H2O)=3.60g，m(CO2)=14.08g，而0.14g為空氣中的CO2和H2O進入裝置中的質量，則n(H2O)==0.2mol，n(H)=0.4mol，m(H)=0.4g，n(CO2)==0.32mol，n(C)=0.32mol，m(C)=0.32mol×12g/mol=3.84g，所以m(N)=4.80g-0.4g-3.84g=0.56g，n(N)==0.04mol，則：n(C)∶n(H)∶n(N)=0.32mol∶0.4mol∶0.04mol=8∶10∶1，TMB的相對分子質量為240，設分子式為：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)裝置E中的堿石灰會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳，使實驗數據產生誤差，因此該實驗需要添加F裝置，防止外界空氣中的 CO2 和 H2O 進入 E 中，避免對 E 處吸收二氧化碳的定量檢測造成干擾；故答案為：需要；防止外界空氣中的 CO2 和 H2O 進入 E 中，避免對 E 處吸收二氧化碳的定量檢測造成干擾。