Question

17．已知某气态化石燃料X中只含有碳、氢两种元素，为探究该气体中碳和氢两种元素的质量比，某同学设计了燃烧法测量的实验方案，通过测量装置C和D的增重即可求得碳和氢两种元素的质量比．实验装置如下图所示（已知CuO 可以作为碳氢化合物燃烧的催化剂）：

（1）若A装置中所盛放的药品是浓NaOH 溶液，装置A的作用有：
①除去空气中的CO₂气体；
②调节X和空气的通入速率，保证O₂过量
（2）D装置中所盛放的药品是浓NaOH溶液，
（3）E装置的作用是防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，对结果产生影响，
（4）上述装置中有一处缺陷，请改正在A、B之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl₂（或P₂O₅、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管．
（5）若实验装置经过改正后，得到的实验数据如下：

质量	实验前	实验后
药品+U形管的质量/g	101.1	102.9
药品+广口瓶D的质量/g	312.0	314.2

则该气体中碳和氢两种元素的质量比为3：1．

Answer 1

分析 （1）由于空气中含有CO₂，会干扰燃烧产物CO₂的吸收，所以必须利用氢氧化钠除去空气中的CO₂．其次还可以利用A中气泡的产生的快慢来可知通入通入速率，以保证O₂过量；
（2）D是吸收CO₂的，所以盛放的试剂是浓NaOH溶液；
（3）由于空气中也含有水蒸气和CO₂，所以E装置是吸收空气中的水和CO₂的，因此试剂是碱石灰或固体NaOH；
（4）由于从A中出来的气体中一定含有水蒸气，会对后续的实验产生影响，所以需要在A和B之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl₂（或P₂O₅、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管；
（5）药品+U形管的质量/g增加1.8 g为生成水的质量，广口瓶D质量增加2.2g为燃烧生成二氧化碳气体的质量，物质的量分别是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，计算得到碳和氢元素的质量之比．

解答 解：（1）由于空气中含有CO₂，会干扰燃烧产物CO₂的吸收，所以必须利用氢氧化钠除去空气中的CO₂．其次还可以利用A中气泡的产生的快慢来可知通入通入速率，以保证O₂过量；
故答案为：除去空气中的CO₂气体； 调节X和空气的通入速率，保证O₂过量；
（2）D是吸收CO₂的，所以盛放的试剂是浓NaOH溶液，故答案为：浓NaOH溶液；
（3）由于空气中也含有水蒸气和CO₂，所以E装置是吸收空气中的水和CO₂的，因此试剂是碱石灰或固体NaOH；
故答案为：防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置D，对结果产生影响；
（4）由于从A中出来的气体中一定含有水蒸气，会对后续的实验产生影响，所以需要在A和B之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl₂（或P₂O₅、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管，
故答案为：在A、B 之间加一个盛浓硫酸的洗气瓶或盛无水CaCl₂（或P₂O₅、碱石灰、固体NaOH等）的干燥管；
（5）药品+U形管的质量/g增加1.8 g为生成水的质量，广口瓶D质量增加2.2g为燃烧生成二氧化碳气体的质量，物质的量分别是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，其中碳和氢元素的质量之比=0.05×12：0.1×2×1=3：1，
故答案为：3：1．

点评 本题考查有机物分子式及结构简式的判断，实验过程中装置和试剂的选择和作用分析判断，有机物的组成计算分析应用，掌握实验基础和燃烧实验的定量计算测定方法是解题关键，题目难度中等．