题目内容

【题目】 2020年1月25日总建筑面积为3.39万平方米的火神山医院正式开工,火神山医院在建造过程中用到了具有极好的抗冲击性和防潮性的HDPE膜。某化学兴趣小组对HDPE膜的组成元素产生了浓厚的兴趣,进行了如下探究。

[提出问题] HDPE膜由什么元素组成?

[查阅资料]①HDPE膜能够燃烧,燃烧可能生成一氧化碳: ②碱石灰主要成分是氢氧化钠固体和氧化钙固体。

[实验探究]如图所示,先通入干燥氮气,再将4.2g的HDPE膜样品在一定 质量的氧气中点燃,并将燃烧产物依次通过装置A、B、C、D (装置中每步反应均进行完全)。

[实验记录]

装置质量

A装置总质量

C装置总质量

实验前

100.0g

100.0g

实验后

105.4g

113.2g

[实验分析]

(1)实验前,先通入氮气的目的是___________________。

(2)装置A中浓硫酸的作用是___________________。

(3)实验中观察到装置B中黑色粉末变成红色,证明燃烧产物中有__________________(填化学式)。

(4)装置D的作用是___________________。

[数据处理] 4.2g的HDPE膜样品中含碳元素的质量为__________________g,含氢元素的质量为_________g。

[实验结论] HDPE膜由__________________元素组成。

[反思拓展]实验中的4.2g HDPE膜样品燃烧消耗的氧气质量为m,则m的取值范围为___________________。

【答案】将装置内空气排尽 吸收水蒸气 CO 吸收空气中的二氧化碳和水蒸气,防止其进入C装置,影响实验结果 3.6g 0.6g 碳元素和氢元素 9.6g≤m<14.4g

【解析】

实验(1)HDPE膜能够燃烧,燃烧可能生成一氧化碳,一氧化碳具有可燃性,混有一定量的空气,容易发生爆炸,故实验前,先通入氮气,将装置内的空气排尽,防止发生爆炸,故填:将装置内空气排尽;

(2)浓硫酸具有吸水性,故装置A中浓硫酸的作用是:吸收水蒸气;

(3)一氧化碳能与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳,氧化铜是黑色的,铜是红色的,故实验中观察到装置B中黑色粉末变成红色,证明燃烧产物中有CO;

(4)碱石灰可以吸收空气中的二氧化碳和水蒸气,防止其进入C装置,影响实验结果,故填:吸收空气中的二氧化碳和水蒸气,防止其进入C装置,影响实验结果;

数据处理:A装置增加的质量就是燃烧生成水的质量,生成水的质量为:105.4g-100.0g=5.4g,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的质量不变,故生成的水中氢元素的质量就是HDPE膜样品中含氢元素的质量,即:;

HDPE膜燃烧可能产生二氧化碳和一氧化碳,,, C装置增加的质量就是一氧化碳与氧化铜反应生成二氧化碳的质量和HDPE膜燃烧产生二氧化碳的质量,根据质量守恒定律,化学反应前后,元素的质量不变,氢氧化钠吸收的二氧化碳中碳元素的质量就是HDPE膜样品中含碳元素的质量:即:;

实验结论:3.6g+0.6g=4.2g,故HDPE膜中不含氧元素,只含碳元素和氢元素。

反思拓展:HDPE膜燃烧全部生成二氧化碳时,消耗氧气的质量为:;

不完全燃烧全部生成一氧化碳时,消耗氧气的质量为:

已知反应生成了一氧化碳,故该反应可能只生成了一氧化碳,也可能生成了一氧化碳和二氧化碳,则m的取值范围为:9.6g≤m<14.4g。

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