Question

实验室用燃烧法测定某种α-氨基酸X （C_xH_yO_zN_p）的分子组成．取1.67g X放在纯氧中充分燃烧，生成CO₂、H₂O和N₂．现用下图所示装置进行实验（铁架台、铁夹、酒精灯等未画出），请回答有关问题：

（1）实验开始时，首先打开止水夹a，关闭止水夹b，通一段时间的纯氧，这样做的目的是

将装置中的N₂排净

；之后则需关闭止水夹

a

，打开止水夹

b

．
（2）以上装置中需要加热的有（填装置代号）

A和D

．操作时应先点燃

D

处的酒精灯．
（3）装置D的作用是

吸收未反应的O₂，保证最终收集到的气体是反应生成的N₂

（4）实验结果：
①B中浓硫酸增重0.81g，C中碱石灰增重3.52g，F中收集到112mL标准状况气体．
②X的相对分子质量为167，它是通过

质谱仪

测定的（填一种现代化学仪器）试通过计算确定该有机物X的分子式（写出计算过程）．

Answer 1

分析：（1）根据装置的空气中含有N₂；
（2）根据α-氨基酸放在纯氧中充分燃烧；利用铜网和氧气在加热条件下反应除去未反应完氧气；操作时应先除去氧气，以防止影响N₂的体积的测定；              
（3）根据铜网和氧气在加热条件下反应除去未反应完氧气；
（4）根据相对分子质量用质谱仪来测定；根据碱石灰质量增加量来确定CO₂的质量，求出C的质量和物质的量，根据浓硫酸质量增加来确定水的质量，求出H的质量和物质的量，根据氮气的体积求出氮的质量和物质的量，根据质量守恒，求出氧的质量和物质的量，以此该求出有机物X的分子式．

解答：解：（1）根据装置的空气中含有N₂，需将装置中的N₂排净，故答案为：将装置中的N₂排净；a；b；   
（2）因α-氨基酸放在纯氧中充分燃烧；因铜网和氧气在加热条件下反应除去未反应的氧气，则A、D处需要加热；因操作时应先除去氧气，以防止影响N₂的体积的测定，
故答案为：A和D；D；        
（3）根据铜网和氧气在加热条件下反应除去未反应完氧气，故答案：吸收未反应的O₂，保证最终收集到的气体是反应生成的N₂；
（4）因测定相对分子质量用质谱仪来；
因碱石灰质量增加量为CO₂的质量，CO₂的质量为3.52g，其物质的量为

3.52g

44g/mol

=0.08mol，n（C）=0.08mol，m（C）=0.08mol×12g/mol=0.96g，
因浓硫酸质量增加量为水的质量，H₂O的质量为0.81g，其物质的量为

0.81g

18g/mol

=0.045mol，n（H）=0.09mol，m（H）=0.09g，
因氮气的体积为N₂为112mL，其物质的量为

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，n（N）=0.01mol，m（N）=0.14g，
因m（C）+m（H）+m（N）=1.19g，所以m（O）=1.67g-1.19g=0.48g，n（O）=

0.48g

16g/mol

=0.03mol，
X的物质的量为

1.67g

167g/mol

=0.01mol，所以0.01molX中含有C0.08molC，0.09molH，0.01molN，0.03molO，所以该有机物X的分子式为C₈H₉NO₃．
故答案为：质谱仪；该有机物X的分子式为C₈H₉NO₃．

点评：本题考查学生燃烧法确定有机物分子组成的知识，根据原子守恒法来解答，难度不大．