Question

已知某气态化石燃料X中只含有碳、氢两种元素，为探究该气体中碳和氢两种元素的质量比，某同学设计了燃烧法测量的实验方案，通过测量装置C和D的增重即可求得碳和氢两种元素的质量比．实验装置如下图所示（已知CuO 可以作为碳氢化合物燃烧的催化剂）：
（1）若A装置中所盛放的药品是浓NaOH 溶液，装置A的作用有：
①

 

；②

 

．
（2）C装置中所盛放的药品是

 

，作用是

 

．
（3）D装置中所盛放的药品是

 

，作用是

 

．
（4）E装置中所盛放的药品是

 

，作用是

 

（5）上述装置中有一处错误，请按要求填写下表（不考虑酒精灯和加热方法可能存在的错误；若增加仪器和药品，请指明仪器、药品名称和位置）：

错误原因
改正方法
对实验结果的影响

（6）若实验装置经过改正后，得到的实验数据如下：

质量	实验前	实验后
药品+U形管的质量/g	101.1	102.9
药品+广口瓶D的质量/g	312.0	314.2

则该气体中碳和氢两种元素的质量比为

 

．
（7）能否确定该燃料的分子式

 

，其分子式为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：

分析：（1）由于空气中含有CO₂，会干扰燃烧产物CO₂的吸收，所以必须利用氢氧化钠除去空气中的CO₂．其次还可以利用A中气泡的产生的快慢来可知通入通入速率，以保证O₂过量；
（2）根据燃烧产物水和CO₂可知，首先应该先吸收水，然后再吸收CO₂，由于C是吸收水蒸气的，而C是U型管，所以盛放的试剂是无水CaCl₂或P₂O₅ ；
（3）D是吸收CO₂的，所以盛放的试剂是浓NaOH溶液；
（4）由于空气中也含有水蒸气和CO₂，所以E装置是吸收空气中的水和CO₂的，因此试剂是碱石灰或固体NaOH；
（5）由于从A中出来的气体中一定含有水蒸气，会对后续的实验产生影响，所以需要在A和B之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl₂（或P₂O₅、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管；
（6）药品+U形管的质量/g增加1.8 g为生成水的质量，广口瓶D质量增加2.2g为燃烧生成二氧化碳气体的质量，物质的量分别是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，计算得到碳和氢元素的质量之比；
（7）药品+U形管的质量/g增加1.8 g为生成水的质量，广口瓶D质量增加2.2g为燃烧生成二氧化碳气体的质量，物质的量分别是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，n（C）：n（H）=0.05：0.2=1：4，最简式为CH₄，依据碳原子形成化学键特征分析判断．

解答： 解：（1）由于空气中含有CO₂，会干扰燃烧产物CO₂的吸收，所以必须利用氢氧化钠除去空气中的CO₂．其次还可以利用A中气泡的产生的快慢来可知通入通入速率，以保证O₂过量；
故答案为：除去空气中的CO₂气体； 调节X和空气的通入速率，保证O₂过量；
（2）根据燃烧产物水和CO₂可知，首先应该先吸收水，然后再吸收CO₂．由于C是吸收水蒸气的，而C是U型管，所以盛放的试剂是无水CaCl₂或P₂O₅；
故答案为：无水CaCl₂或P₂O₅；吸收混合气体中的水蒸气；
（3）D是吸收CO₂的，所以盛放的试剂是浓NaOH溶液；
故答案为：浓NaOH溶液；吸收燃烧生成的二氧化碳气体；
（4）由于空气中也含有水蒸气和CO₂，所以E装置是吸收空气中的水和CO₂的，因此试剂是碱石灰或固体NaOH；
故答案为：碱石灰或固体NaOH；防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，对结果产生影响；
（5）由于从A中出来的气体中一定含有水蒸气，会对后续的实验产生影响，所以需要在A和B之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl₂（或P₂O₅、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管，加热前没有除去对本实验有影响的水蒸气，在A、B 之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl₂（或P₂O₅、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管，对实验结果的影响是CH两种元素的质量比偏小； 
故答案为：

错误原因	加热前没有除去度本实验有影响的水蒸气
改正方法	在A、B 之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl2（或P2O5、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管
对实验结果的影响	对实验结果的影响是CH两种元素的质量比偏小

（6）药品+U形管的质量/g增加1.8 g为生成水的质量，广口瓶D质量增加2.2g为燃烧生成二氧化碳气体的质量，物质的量分别是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，其中碳和氢元素的质量之比=0.05×12：0.1×2×1=3：1；
故答案为：3：1；
（7）药品+U形管的质量/g增加1.8 g为生成水的质量，广口瓶D质量增加2.2g为燃烧生成二氧化碳气体的质量，物质的量分别是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，n（C）：n（H）=0.05：0.2=1：4，最简式为CH₄，碳原子已饱和为甲烷的分子式CH₄；
故答案为：能；CH₄．

点评：本题考查有机物分子式及结构简式的判断，实验过程中装置和试剂的选择和作用分析判断，有机物的组成计算分析应用，掌握实验基础和燃烧实验的定量计算测定方法是解题关键，题目难度中等．