Question

【題目】TMB由碳氫氮三種元素組成，其相對分子質(zhì)量為240，是一種新型指紋檢測的色原試劑，已在逐步取代強致癌物聯(lián)苯胺和其他致癌性的聯(lián)苯胺衍生物應(yīng)用于臨床化驗法醫(yī)檢驗刑事偵破及環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。某研究小組欲利用燃燒法測定TMB的分子式（氮元素轉(zhuǎn)化為N2）實驗裝置如圖所示�；卮鹣铝袉栴}：

（1）實驗裝置兩處用到裝有堿石灰的干燥管，其中F處的目的是__________。儀器a的名稱是_______。

（2）將足量雙氧水置于a中，圓底燒瓶中裝入MnO2固體，按圖連接好裝置。

①A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

②待B、D處導(dǎo)管口有均勻氣泡時，再點燃C處酒精燈，原因是________。

（3）裝置C中CuO粉末的作用為________________。

（4）該實驗___________（填“需要”或“不需要”）尾氣處理，其原因是________。

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

Answer 1

【答案】防止外界空氣中的CO2和H2O進入E中，避免對E處吸收CO2的定量檢測造成干擾 分液漏斗 2H2O22H2O+O2↑ 排除裝置內(nèi)原有的CO2和水蒸氣 使TMB不充分燃燒生成CO全部轉(zhuǎn)化為CO2 不需要 碳元素必須燃燒完全才能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，無有毒氣體排放 C16H20N2

【解析】

裝置A是過氧化氫在二氧化錳做催化劑作用分解生成水和氧氣，通過裝置B中濃硫酸干燥氧氣，氧氣進入裝置CTMB完全燃燒，氮元素轉(zhuǎn)化為N2，氧化銅可以保證不完全燃燒生成的一氧化碳生成二氧化碳，進入裝置D中濃硫酸干燥吸收生成的水蒸氣，生成的二氧化碳被裝置E中堿石灰吸收，裝置F是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入E干擾二氧化碳的定量測定，

（1）F處堿石灰的干燥管的目的是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入裝置E；

（2）①裝置A中發(fā)生的反應(yīng)是過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成氧氣和水；

②待B、D處導(dǎo)管口有均勻氣泡時，再點燃C處酒精燈是裝置內(nèi)充滿氧氣，把裝置內(nèi)的空氣趕出；

（3）裝置C中CuO粉末的作用是把TMB不完全燃燒生成的一氧化碳氧化為二氧化碳，在E中充分吸收；

（4）實驗過程中無有毒氣體生成；

（5）理想狀態(tài)下，將4.80gTMB樣品完全氧化，點燃C處酒精燈，實驗結(jié)束時測得D增加3.60g，E增加14.08g，則m（H2O）=3.60g，m（CO2）=14.08g，則

n（H2O）=3.6g÷18g·mol－1=0.2mol，n（H）=0.4mol，

n（CO2）=14.08g÷44g·mol－1=0.32mol，n（C）=0.32mol，

所以n（N）= =0.04mol，

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

依據(jù)相對分子質(zhì)量計算分子式。

裝置A是過氧化氫在二氧化錳做催化劑作用分解生成水和氧氣，通過裝置B中濃硫酸干燥氧氣，氧氣進入裝置CTMB完全燃燒，氮元素轉(zhuǎn)化為N2，氧化銅可以保證不完全燃燒生成的一氧化碳生成二氧化碳，進入裝置D中濃硫酸干燥吸收生成的水蒸氣，生成的二氧化碳被裝置E中堿石灰吸收，裝置F是防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入E干擾二氧化碳的定量測定，

（1）實驗裝置兩處用到裝有堿石灰的干燥管，其中F處的目的是：防止外部空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E避免對E處吸收二氧化碳的定量檢測造成干擾，儀器a的名稱是：分液漏斗，

故答案為：防止外部空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入E避免對E處吸收二氧化碳的定量檢測造成干擾；分液漏斗；

（2）①裝置A中發(fā)生的反應(yīng)是過氧化氫在二氧化錳催化作用下分解生成氧氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式：2H2O2 2H2O+O2↑，

故答案為：2H2O2 2H2O+O2↑；

②待B、D處導(dǎo)管口有均勻氣泡時，再點燃C處酒精燈，原因是：排除裝置內(nèi)原有的二氧化碳和水蒸氣，

故答案為：排除裝置內(nèi)原有的二氧化碳和水蒸氣；

（3）裝置C中CuO粉末的作用為：使TMB不充分燃燒生成的一氧化碳全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，

故答案為：使TMB不充分燃燒生成的一氧化碳全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳；

（4）該實驗不需要尾氣處理，其原因是：碳元素必須燃燒完全才能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，無有毒氣體排放，

故答案為：不需要；碳元素必須燃燒完全才能保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，無有毒氣體排放；

（5）理想狀態(tài)下，理想狀態(tài)下，將4.80gTMB樣品完全氧化，點燃C處酒精燈，實驗結(jié)束時測得D增加3.60g，E增加14.08g，則m（H2O）=3.60g，m（CO2）=14.08g，則

n（H2O）=3.6g÷18g·mol－1=0.2mol，n（H）=0.4mol，

n（CO2）=14.08g÷44g·mol－1=0.32mol，n（C）=0.32mol，

所以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(zhì)量為：2×120=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。