Question

测定有机物中碳和氢的质量分数，常用燃烧分析法，在750°C左右使有机物在氧气流中全部氧化成CO₂和H₂O；分别用装有固体NaOH和Mg（ClO₄）₂的吸收管吸收CO₂和H₂O．某课外活动小组，设计利用如图所示装置取纯净的乙烯，并测定乙烯分子中碳、氢原子的个数比；甲为燃烧管，当乙烯和氧气通过时，由于催化剂的存在而不会发生爆炸，乙烯被氧化成CO₂和H₂O．请回答下列问题：
（1）已知整套装置的连接顺序（按气流方向从左到右填写仪器的接口字母）：A接D，E接B，C接F，G接H，I接J…则丙装置的作用

 

．丁装置的作用

 

甲装置中CuO的作用是

 

（2）烧瓶中发生反应的化学方程式是：

 

（3）实验时应使烧瓶中溶液的温度迅速升至170°C，原因是

 

；
（4）若测得的比值偏高，导致这种误差的可能的原因是

 

．
A．乙烯中混有少量的乙醚（C₂H₅OC₂H₅）
B．乙烯进入燃烧管时，含有少量的水蒸气
C．乙烯中混有少量的CO
D．乙烯进入燃烧管时，含有少量的CO₂
（5）若准确称取0.90g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种）经充分燃烧后，戊质量增加1.32g，丁质量增加0.54g，则该有机物的最简式为

 

．

Answer 1

分析：（1）乙醇在浓硫酸作用下加热反应过程中发生副反应浓硫酸的脱水性使乙醇脱水为碳，碳和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫气体，所以装置丙中的氢氧化钠溶液是吸收除去生成的二氧化碳和二氧化硫气体；依据题干信息可知Mg（ClO₄）₂是吸收H₂O，CuO的作用是使有机物更充分氧化生成CO₂和H₂O；
（2）烧瓶中是乙醇在浓硫酸做催化剂发生反应生成乙烯和水；
（3）反应过程中在140°C时会反应生成乙醚副产物；
（4）测定乙烯分子中碳、氢原子的个数比偏高说明乙烯气体中有含有碳元素的气体分析判断；
（5）分析装置和作用可知，戊质量增加1.32g为有机物燃烧生成的二氧化碳的质量，丁质量增加0.54g是有机物燃烧生成的水的质量，依据元素守恒计算得到有机物的最简式．

解答：解：（1）乙醇在浓硫酸作用下加热反应过程中发生副反应浓硫酸的脱水性使乙醇脱水为碳，碳和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫气体，所以装置丙中的氢氧化钠溶液是吸收除去生成的二氧化碳和二氧化硫气体；依据题干信息可知Mg（ClO₄）₂是吸收H₂O，CuO的作用是使有机物更充分氧化生成CO₂和H₂O，
故答案为：吸收已中可能产生的CO₂，SO₂等酸性气体；吸收乙烯反应后产生的水；使有机物更充分氧化生成CO₂和H₂O；
（2）烧瓶中是乙醇在浓硫酸做催化剂发生反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为：CH₃CH₂OH

浓硫酸

170℃

CH₂=CH₂↑+H₂O，
故答案为：CH₃CH₂OH 

浓硫酸

170℃

 CH₂=CH₂↑+H₂O；
（3）乙醇在浓硫酸催化作用下在反应过程中140℃时会反应生成乙醚副产物，故答案为：防止生成乙醚等；
（4）测定乙烯分子中碳、氢原子的个数比偏高说明乙烯气体中有含有碳元素的气体，
A．乙烯中混有少量的乙醚（C₂H₅OC₂H₅），乙醚碳元素和氢元素之比2：5，小于乙烯中碳氢之比2：4，所以混有乙醚会使碳、氢原子的个数比偏低，故A不符合；
B．乙烯进入燃烧管时，含有少量的水蒸气，会使乙烯混合气体中碳氢元素原子数之比小于2：4，所以混有水会使碳、氢原子的个数比偏低，故B不符合；
C．乙烯中混有少量的CO，会使乙烯混合气体中碳氢元素原子数之比大于2：4，所以混有一氧化碳会使碳、氢原子的个数比偏高，故C符合；
D．乙烯进入燃烧管时，含有少量的CO₂ ，会使乙烯混合气体中碳氢元素原子数之比大于2：4，所以混有二氧化碳会使碳、氢原子的个数比偏高，故D符合；
故答案为：CD；
（5）若准确称取0.90g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种）经充分燃烧后，戊质量增加1.32g有机物燃烧生成的二氧化碳的质量，物质的量n（CO₂）=

1.32g

44g/mol

=0.03mol，丁质量增加0.54g是有机物燃烧生成的水的质量，物质的量n（H₂O）=

0.54g

18g/mol

=0.03mol，依据元素守恒可知有机物中氧元素物质的量n（O）=

0.90g-0.03mol×12g/mol-0.03mol×2×1g/mol

16g/mol

=0.03mol，有机物中碳元素，氢元素，氧元素物质的量之比n（C）：n（H）：n（O）=0.03：0.03×2：0.03=1：2：1，最简式为CH₂O，
故答案为：CH₂O．

点评：本题考查了有机物分子式的确定及性质实验分析判断，把握燃烧法测定有机物组成方法及物质性质、反应条件是解题关键，题目难度中等．