Question

实验室常用燃烧分析法来测定有机物中碳和氢的质量分数，这种方法是用氧化铜作催化剂，在750℃时，用氧气流将样品氧化成CO₂和H₂O，再根据CO₂和H₂O的质量求出有机物中碳和氢的质量分数．现用下列各仪器装置来确定乙炔分子中碳、氢两种元素的质量比．

回答下列问题：
（1）若产生的气体由左向右流向，各装置导管的连接顺序是：

 

接

 

、

 

接

 

、

 

接

 

、

 

接

 

、

 

接

 

．
（2）装置Ⅰ在该实验流程中需要使用

 

处，第一处作用是

 

，第二处作用是

 

．
（3）装置Ⅳ中的化学方程式

 

；装置Ⅴ中的化学方程式

 

．
（4）实验前称得Ⅰ、Ⅱ两装置的质量为m₁g和n₁ g，实验完毕，称得Ⅰ、Ⅱ两装置的质量分别变为m₂g和
n₂ g，则乙炔分子中碳原子和氢原子的原子个数比为

 

（列出算式）．
（5）如果用燃烧分析法来确定一个固体有机物中除C、H外不含有其它元素，试样质量应等于

 

．（用m₁、m₂、n₁和n₂表达），此时欲确定其分子式还需知道下述数据中的

 

A．熔、沸点　 B．定温、定压下蒸气密度  C．固定有机物的体积　 D．重要的化学性质．

Answer 1

考点：测定有机物分子的元素组成

专题：实验设计题

分析：（1）根据先制取乙炔、除去乙炔中二氧化碳并干燥乙炔、乙炔与氧气反应、吸收燃烧生成水、吸收乙炔燃烧生成的二氧化碳的顺序对该装置进行排序；
（2）根据实验装置连接顺序可知，装置Ⅰ在实验流程中需要使用到两次，然后根据每次碱石灰的作用进行解答；
（3）装置Ⅳ为制取乙炔的发生装置，利用的是碳化钙与饱和食盐水反应生成乙炔和和氢氧化钙；装置Ⅴ中乙炔与氧气燃烧生成二氧化碳和水，据此写出反应的化学方程式；
（4）根据装置Ⅰ、Ⅱ质量差计算出二氧化碳、水的质量，然后根据原子守恒计算出乙炔分子中碳原子和氢原子的原子个数比；
（5）若乙炔中只含有C、H元素，则分子碳元素和氢元素的质量之和等于试样的质量；根据（4）已知乙炔的最简式，再知道乙炔的相对分子量就可以确定其分子式．

解答： 解：（1）根据实验原理可知，先从乙炔的发生装置G出发，经过装置Ⅰ除去乙炔中混有的二氧化碳和水分，即G连接A，然后加入乙炔的燃烧装置H，吸收二氧化碳和水时，应该先吸收水分，在吸收二氧化碳，所以H连接C、D连接A，故正确的连接顺序为：G→A→B→H→I→C→D→A→B，
故答案为：G；A；B；H；I；C；D；A；B；
（2）在整个实验两次中总共有两处用到装置Ⅰ，第一处的作用为吸收电石气体中的二氧化碳气体和水蒸气，既干燥乙炔，有避免二氧化碳影响测定结果；第二处用碱石灰吸收二氧化碳，据此测定生成的二氧化碳的质量，
故答案为：2；吸收电石气体中的二氧化碳气体和水蒸气；检测燃烧生成的二氧化碳；
（3）装置Ⅳ为制取乙炔的发生装置，反应的化学方程式为：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；装置Ⅴ为乙炔的燃烧装置，反应的化学方程式为2C₂H₂+4O₂

CuO

750℃

4CO₂+2H₂O，
故答案为：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑；2C₂H₂+4O₂

CuO

750℃

4CO₂+2H₂O；
（4）实验前称得Ⅰ、Ⅱ两装置的质量为m₁g和n₁ g，实验完毕，称得Ⅰ、Ⅱ两装置的质量分别变为m₂g和n₂ g，则乙炔燃烧生成二氧化碳的质量为（m₂-m₁）g、生成水的质量为：（n₂-n₁g，根据原子守恒，乙炔分子中碳原子和氢原子的原子个数比为

m2-m1

44

：(

n2-n1

18

×2)，
故答案为：

m2-m1

44

：(

n2-n1

18

×2)；
（5）如果用燃烧分析法来确定一个固体有机物中除C、H外不含有其它元素，根据质量守恒可得：试样质量应等于碳原子和氢原子的质量之和，即：

m2-m1

44

×12+(

n2-n1

18

×2)×2；
欲确定乙炔的分子式，根据（4）可知乙炔的最简式，再计算出乙炔的相对分子量或摩尔质量就可以求算乙炔的分子式，A、C、D都无法确定乙炔的分子式，只有B可以计算出乙炔的相对分子量，
故答案为：

m2-m1

44

×12+(

n2-n1

18

×2)×2；B．

点评：本题考查了测定乙炔分子中碳氢元素质量之比的方法，题目难度中等，试题题量较大，注意掌握确定有机物实验式、分子式的方法，明确质量守恒在求算分子式的应用方法，正确把握实验原理为解答本题的关键．