Question

【題目】TMB由碳氫氮三種元素組成，其相對分子質量為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苯胺和其他致癌性的聯苯胺衍生物應用于臨床化驗法醫檢驗刑事偵破及環境監測等領域。某研究小組欲利用燃燒法測定TMB的分子式(氮元素轉化為N2)實驗裝置如圖所示。回答下列問題：

(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中發生反應的化學方程式為______________________。

②待B、D處導管口有均勻氣泡時，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)理想狀態下，將4.80gTMB樣品完全氧化，點燃C處酒精燈，實驗結束時測得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↑ 排除裝置內原有的CO2和水蒸氣 使TMB不充分燃燒生成CO全部轉化為CO2 不需要 碳元素必須燃燒完全才能保證實驗結果的準確性，無有毒氣體排放 C16H20N2

【解析】

（1）利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質量，故F裝置目的是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入E裝置中，影響測量結果；根據儀器的結構判斷寫出名稱；

(2)①雙氧水在二氧化錳催化下分解生成水和氧氣；

②氧氣排除裝置內原有的CO2和水蒸氣；

(3) CO與CuO發生氧化還原反應生成銅和CO2；

（4）因碳元素完全轉化為二氧化碳，且生成氮氣，沒有必要進行尾氣處理；

（5）實驗結束時測得D增加3.60g，E增加14.08g，則燃燒生成的m（H2O）=3.60g、m（CO2）=14.08g，則n（H2O）==0.2mol，n（H）=0.4mol，n（CO2）==0.32mol，n（C）=0.32mol，所以m（N）=4.80g-0.32mol×12g/mol-0.4mol×1g/mol=0.56g，n（N）==0.04mol，則：n（C）：n（H）：n（N）=0.32mol：0.4mol：0.04mol=8：10：1，依據相對分子質量計算分子式。

（1）利用E裝置的增重確定生成的二氧化碳的質量，故F裝置目的是防止空氣中的水蒸氣、二氧化碳進入E裝置中，影響測量結果；

根據儀器的結構可知，通過儀器a加入液體反應物并控制加入的量，故儀器a的名稱是分液漏斗；

(2)①A中雙氧水在二氧化錳催化下分解生成水和氧氣，發生反應的化學方程式為2H2O22H2O+O2↑；

②待B、D處導管口有均勻氣泡時，得到純凈的干燥的氧氣進入裝置C中，氧氣排除裝置內原有的CO2和水蒸氣后，再點燃C處酒精燈；

(3)裝置C中CuO粉末的作用為使TMB不充分燃燒生成CO全部轉化為CO2；

(4)碳元素必須燃燒完全才能保證實驗結果的準確性，無有毒氣體排放，故該實驗不需要尾氣處理；

（5）實驗結束時測得D增加3.60g，E增加14.08g，則燃燒生成的m（H2O）=3.60g、m（CO2）=14.08g，則n（H2O）==0.2mol，n（H）=0.4mol，n（CO2）==0.32mol，n（C）=0.32mol，所以m（N）=4.80g-0.32mol×12g/mol-0.4mol×1g/mol=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。