Question

【题目】TMB是一种新型指纹检测的色原试剂，由碳、氢、氮三种元素组成，M=240g·mol—1。某研究性学习小组的同学欲利用下列仪器测定TMB的分子式。主要过程为在足量氧气流中将4.80 g TMB样品氧化(氮元素转化为N2)，再利用吸收剂分别吸收水蒸气和CO2。请从图中选择适当的装置(装置符合气密性要求，加热装置等已略去，其他用品可自选)。

(1) 写出A中的化学反应方程式：__________________；

(2) B 中试剂是___________，作用是________________ ；

(3) 装置C中CuO粉末的作用为________________。

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

(5)有同学认为，用该实验装置测得的TMB分子式不准确，应在干燥管E后再添加一个装有碱石灰的干燥管F。你认为是否需要添加F装置__________（填“需要”或“不需要”），简述理由________________。

Answer 1

【答案】2H2O2 2H2O+O2↑ 浓硫酸 干燥 O2，防止带入 D或E 中引起增重 使 TMB 不充分燃烧生成 CO 全部转化为 CO2 C16H20N2 需要 防止外界空气中的 CO2 和 H2O 进入 E 中，避免对 E 处吸收二氧化碳的定量检测造成干扰

【解析】

根据装置图，A中过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气，进入装置C的气体需要干燥，生成的氧气在B用浓硫酸干燥，干燥的氧气在C中将TMB氧化为二氧化碳、水和氮气，反应后用浓硫酸吸收水，用碱石灰吸收二氧化碳，以确定其中所含碳、氢、氮原子的比例关系。据此分析解答。

(1)过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑，故答案为：2H2O22H2O+O2↑；

(2)进入装置C的气体需要干燥，因此B中试剂为浓硫酸，可用于干燥氧气，防止带入D中引起增重，故答案为：浓硫酸；干燥O2，防止带入D中引起增重；

(3)装置C中CuO粉末可以使TMB不充分燃烧生成的一氧化碳全部转化为二氧化碳，保证碳元素全部转化为二氧化碳，被E吸收，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)实验后称得A装置从用的先后顺序排列质量分别增加3.60g、14.08g、0.14g，则m(H2O)=3.60g，m(CO2)=14.08g，而0.14g为空气中的CO2和H2O进入装置中的质量，则n(H2O)==0.2mol，n(H)=0.4mol，m(H)=0.4g，n(CO2)==0.32mol，n(C)=0.32mol，m(C)=0.32mol×12g/mol=3.84g，所以m(N)=4.80g-0.4g-3.84g=0.56g，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；

(5)装置E中的碱石灰会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，使实验数据产生误差，因此该实验需要添加F装置，防止外界空气中的 CO2 和 H2O 进入 E 中，避免对 E 处吸收二氧化碳的定量检测造成干扰；故答案为：需要；防止外界空气中的 CO2 和 H2O 进入 E 中，避免对 E 处吸收二氧化碳的定量检测造成干扰。