Question

【题目】TMB由碳氢氮三种元素组成，其相对分子质量为240，是一种新型指纹检测的色原试剂，已在逐步取代强致癌物联苯胺和其他致癌性的联苯胺衍生物应用于临床化验法医检验刑事侦破及环境监测等领域。某研究小组欲利用燃烧法测定TMB的分子式（氮元素转化为N2）实验装置如图所示。回答下列问题：

（1）实验装置两处用到装有碱石灰的干燥管，其中F处的目的是__________。仪器a的名称是_______。

（2）将足量双氧水置于a中，圆底烧瓶中装入MnO2固体，按图连接好装置。

①A中发生反应的化学方程式为_________。

②待B、D处导管口有均匀气泡时，再点燃C处酒精灯，原因是________。

（3）装置C中CuO粉末的作用为________________。

（4）该实验___________（填“需要”或“不需要”）尾气处理，其原因是________。

（5）理想状态下，将4.80gTMB样品完全氧化，点燃C处酒精灯，实验结束时测得D增加3.60g，E增加14.08g，则TMB的分子式为___________。

Answer 1

【答案】防止外界空气中的CO2和H2O进入E中，避免对E处吸收CO2的定量检测造成干扰 分液漏斗 2H2O22H2O+O2↑ 排除装置内原有的CO2和水蒸气 使TMB不充分燃烧生成CO全部转化为CO2 不需要 碳元素必须燃烧完全才能保证实验结果的准确性，无有毒气体排放 C16H20N2

【解析】

装置A是过氧化氢在二氧化锰做催化剂作用分解生成水和氧气，通过装置B中浓硫酸干燥氧气，氧气进入装置CTMB完全燃烧，氮元素转化为N2，氧化铜可以保证不完全燃烧生成的一氧化碳生成二氧化碳，进入装置D中浓硫酸干燥吸收生成的水蒸气，生成的二氧化碳被装置E中碱石灰吸收，装置F是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入E干扰二氧化碳的定量测定，

（1）F处碱石灰的干燥管的目的是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入装置E；

（2）①装置A中发生的反应是过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成氧气和水；

②待B、D处导管口有均匀气泡时，再点燃C处酒精灯是装置内充满氧气，把装置内的空气赶出；

（3）装置C中CuO粉末的作用是把TMB不完全燃烧生成的一氧化碳氧化为二氧化碳，在E中充分吸收；

（4）实验过程中无有毒气体生成；

（5）理想状态下，将4.80gTMB样品完全氧化，点燃C处酒精灯，实验结束时测得D增加3.60g，E增加14.08g，则m（H2O）=3.60g，m（CO2）=14.08g，则

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，

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

依据相对分子质量计算分子式。

装置A是过氧化氢在二氧化锰做催化剂作用分解生成水和氧气，通过装置B中浓硫酸干燥氧气，氧气进入装置CTMB完全燃烧，氮元素转化为N2，氧化铜可以保证不完全燃烧生成的一氧化碳生成二氧化碳，进入装置D中浓硫酸干燥吸收生成的水蒸气，生成的二氧化碳被装置E中碱石灰吸收，装置F是防止空气中二氧化碳和水蒸气进入E干扰二氧化碳的定量测定，

（1）实验装置两处用到装有碱石灰的干燥管，其中F处的目的是：防止外部空气中的二氧化碳和水蒸气进入E避免对E处吸收二氧化碳的定量检测造成干扰，仪器a的名称是：分液漏斗，

故答案为：防止外部空气中的二氧化碳和水蒸气进入E避免对E处吸收二氧化碳的定量检测造成干扰；分液漏斗；

（2）①装置A中发生的反应是过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成氧气和水，反应的化学方程式：2H2O2 2H2O+O2↑，

故答案为：2H2O2 2H2O+O2↑；

②待B、D处导管口有均匀气泡时，再点燃C处酒精灯，原因是：排除装置内原有的二氧化碳和水蒸气，

故答案为：排除装置内原有的二氧化碳和水蒸气；

（3）装置C中CuO粉末的作用为：使TMB不充分燃烧生成的一氧化碳全部转化为二氧化碳，

故答案为：使TMB不充分燃烧生成的一氧化碳全部转化为二氧化碳；

（4）该实验不需要尾气处理，其原因是：碳元素必须燃烧完全才能保证实验结果的准确性，无有毒气体排放，

故答案为：不需要；碳元素必须燃烧完全才能保证实验结果的准确性，无有毒气体排放；

（5）理想状态下，理想状态下，将4.80gTMB样品完全氧化，点燃C处酒精灯，实验结束时测得D增加3.60g，E增加14.08g，则m（H2O）=3.60g，m（CO2）=14.08g，则

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，

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

TMB的相对分子质量为：2×120=240，设分子式为C8nH10nNn，则有：12×8n+10n+14n=240，解得n=2，所以分子式为C16H20N2，

故答案为：C16H20N2。