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。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）寫出儀器a的名稱__________，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】分液漏斗 濃硫酸 干燥 O2，防止將水蒸氣帶入 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】

由實驗裝置可知，A中過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣，B中濃硫酸干燥氧氣，C中氧氣將TMB氧化為二氧化碳、水和氮氣，D中濃硫酸增重為水的質量，E中增重為二氧化碳的質量，結合質量及物質的量計算TMB分子中碳、氫、氮的原子個數比，根據相對分子質量之比算出相對分子質量，結合原子個數比計算出分子式，有必要在干燥管E后再添加一個裝有堿石灰的干燥管F，防止空氣中的水和二氧化碳進入E，以此解答該題。

（1）由裝置圖可知，儀器a為分液漏斗， A中發生H2O2在MnO2催化下分解制備氧氣，故化學反應方程式為，故答案為：分液漏斗；；

（2）B 中試劑是濃硫酸，作用是干燥O2，防止帶入 D或E 中引起增重，故答案為：濃硫酸；干燥O2，防止將水蒸氣帶入 D或E 中引起增重；

(3）裝置C中CuO粉末的作用為使TMB不充分燃燒生成的CO全部轉為CO2,故答案為：使TMB不充分燃燒生成CO全部轉化為CO2；

（4）實驗后稱得D、E裝置分別增加3.60g、14.08g，則m(H2O)=3.60g，m(CO2)=14.08g，則，n(H)=2n(H2O)=0.4mol；，n(C)=n(CO2)=0.32mol；

所以；

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）本實驗是通過TMB完全燃燒，并利用D、E裝置分別吸收H2O和CO2來確定其分子組成，若不添加F裝置，外界空氣中的CO2和H2O進入E中，從而干擾 E處吸收二氧化碳的定量檢測，給實驗造成誤差，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。