题目内容

17．某实验小组用燃烧分析法测定某有机物中碳和氢等元素的含量，随后又对其进行了性质探究．将已称量的样品置于氧气流中，用氧化铜作催化剂，在高温条件下样品全部被氧化为水和二氧化碳，然后分别测定生成的水和二氧化碳的质量．实验可能用到的装置如图所示，其中A、D装置可以重复使用．

请回答下列问题：
（1）请按气体流向连接实验装置B→A→C→A→D→D（用装置编号填写）．
（2）B装置中制O2时所用的药品是H2O2和MnO2或Na2O2和H2O．实验中，开始对C装置加热之前，要通一段时间的氧气，目的是排出装置中的二氧化碳和水蒸气等；停止加热后，也要再通一段时间的氧气，目的是将燃烧生成的二氧化碳和水蒸气彻底排出，并完全吸收．
（3）已知取2.3g的样品X进行上述实验，经测定A装置增重2.7g，D装置增重4.4g．试推算出X物质的实验式：C2H6O．
（4）该小组同学进一步实验测得：2.3g的X与过量金属钠反应可放出560mL H2（已换算成标准状况下），且已知X分子只含一个官能团．查阅资料后，学生们又进行了性质探究实验：实验一：X在一定条件下可催化氧化最终生成有机物Y；实验二：X与Y在浓硫酸加热条件下生成有机物Z．则：
①写出实验二中反应的化学方程式：CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O．
②除去Z中混有的Y所需的试剂和主要仪器是饱和Na2CO3溶液、分液漏斗．
（5）若已知室温下2.3g液态X在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时可放出68.35kJ的热量，写出X在氧气中燃烧的热化学方程式：C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1367kJ/mol．

分析 （1）B装置制备氧气，在C装置中进行样品燃烧，需要A装置中充分浓硫酸干燥氧气，燃烧后用浓硫酸吸收水蒸气，再用D装置吸收二氧化碳，并用D装置吸收空气中水蒸气与二氧化碳，防止影响二氧化碳质量测定；
（2）B装置制取O2，利用固态药品和液体反应，可以是过氧化氢与二氧化锰或者过氧化钠与水反应；
实验前必须排除装置中的二氧化碳和水蒸气，以防引起误差；
停止加热后，装置中会残留一些燃烧生成的二氧化碳和水蒸气，需要用氧气排出；
（3）A装置增重2.7g为水的质量，D装置增重4.4g为二氧化碳的质量，计算C、H元素质量，根据质量守恒定律判断是否含有氧元素，最后根据原子的物质的量之比求出实验式；
（4）根据（3）中可以确定X的实验式C2H6O，实验式中碳原子已经饱和，所以X分子式为C2H6O，2.3gX为0.1mol，X与过量金属钠反应可放出560mL，即生成0.25molH2，且已知X分子只含一个官能团，说明X是乙醇，乙醇氧化最终得到Y为乙酸，乙醇与乙酸发生酯化反应生成Z为乙酸乙酯；
（5）注明物质的物质的聚集状态和反应焓变书写热化学方程式．

解答 解：（1）B装置制备氧气，在C装置中进行样品燃烧，需要A装置中充分浓硫酸干燥氧气，燃烧后用浓硫酸吸收水蒸气，再用D装置吸收二氧化碳，并用D装置吸收空气中水蒸气与二氧化碳，防止影响二氧化碳质量测定，气体流向连接实验装置B→A→C→A→D→D，
故答案为：A；D；
（2）B装置制取O2，利用固态药品和液体反应，所用的药品是H2O2和MnO2或Na2O2和H2O；
实验前必须排除装置中的二氧化碳和水蒸气，以防引起误差，所以开始对C装置加热之前，要通一段时间的氧气，排出装置中的二氧化碳和水蒸气等；
停止加热后，装置中会残留一些燃烧生成的二氧化碳和水蒸气，为确保二氧化碳和水蒸气彻底排出，应再通一段时间的氧气；
故答案为：H2O2和MnO2或Na2O2和H2O；排出装置中的二氧化碳和水蒸气等；将燃烧生成的二氧化碳和水蒸气彻底排出，并完全吸收；
（3）浓硫酸增重2.7g即燃烧生成的水为2.7g，则水的物质的量为$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，其中含氢元素的质量为0.15mol×2g/mol=0.3g；碱石灰增重4.4g，即燃烧生成的CO2水4.4g，则CO2的物质的量为$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，其中含有碳元素的质量为1.2g，生成物中碳元素和氢元素的质量之和为1.2g+0.3g=1.5g，小于有机物的质量2.3g，说明有机物中一定含有氧元素，而且其质量为2.3g-1.5g=0.8g，氧元素的物质的量为$\frac{0.8g}{16g/mol}$=0.05mol，则有机物中C、H、O三种元素的物质的量之比为0.1mol：0.3mol：0.05mol=2：6：1，所以X物质的实验式为C2H6O；
故答案为：C2H6O；
（4）X的实验式C2H6O中碳原子已经饱和，所以分子式为C2H6O，2.3gX为0.1mol，X与过量金属钠反应可放出560mL，即生成0.25molH2，且已知X分子只含一个官能团，说明X是乙醇，乙醇氧化最终得到Y为乙酸，乙醇与乙酸发生酯化反应生成Z为乙酸乙酯．
①乙酸能与乙醇发生酯化反应得到乙酸乙酯和水，反应方程式为：CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O；
故答案为：CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O；
②乙酸能与碳酸钠溶液反应，乙酸乙酯不溶于水，与碳酸钠溶液不反应来除杂、分离，所以除去乙酸乙酯中混有的乙酸所需的试剂是饱和Na2CO3溶液，用分液的方法分离，所用仪器是分液漏斗；
故答案为：饱和Na2CO3溶液；分液漏斗；
（5）2.3g乙醇的物质的量为$\frac{2.3g}{46g/mol}$=0.05mol，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水时可放出68.35kJ的热量，1mol乙醇完全反应放热68.35kJ×$\frac{1mol}{0.05mol}$=1367kJ，热化学方程式为：C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1367kJ/mol；
故答案为：C2H5OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）△H=-1367kJ/mol．

点评 本题考查了有机物分子组成确定实验、有机物的分离提纯、热化学方程式书写等，关键是对原理的理解，掌握有机物分子式确定方法．

练习册系列答案
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A．水煤气B．焦炉煤气C．石油液化气D．高炉煤气
8．金属铝、铁、铜与人类生产、生活息息相关．
（1）聚合硫酸铁（简称PFS）的化学式为[Fe（OH）n（SO4）（3-n）/2]m是常用的水处理剂，与PFS中铁元素价态相同的铁离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5．
（2）下列关于[Cu（NH3）4]SO4、K4[Fe（CN）6]、Na3A1F6的说法中正确的有ad（填正确答案标号）．
a．三种物质中含有的化学键类型均有离子键和配位键
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（3）已知NF3与NH3的空间构型相同，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因N、H、F三种元素的电负性为F＞N＞H，在NF3中，共用电子对偏向氟原子，偏离氮原子，使得氮原子上的孤对电子对难以与Cu2+形成配位键．
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（5）用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数的值．对金属铜的测定得到以下结果：铜晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm．又知铜的密度为9.0g•cm-3，则铜原子的直径约为$\frac{361}{\sqrt{2}}$或255pm，阿伏加德罗常数的值为6.05×1023（列式计算，结果保留三位有效数字）．
5．16O和18O是氧元素的两种核素，NA 表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（　　）
A．16O2与18O2互为同分异构体
B．16O与18O核外电子排布方式不同
C．16O与18O的质量数相同
D．标准状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2均含0.1 NA 个氧原子
12．有A、B、C、D、E、F六种气体，分别是Cl2、O2、H2、CO2、HCl、HBr．其中A 和D 混合见光会发生爆炸；C和D混合时，点燃也会发生爆炸；若将F通入澄清石灰水，会产生浑浊，再通入B或E，浑浊又变澄清，将A和B混合时，有红棕色的液体在容器内壁生成，试写出
（1）六种气体的化学式
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（2）写出  A 和D反应的化学方程式H2+Cl2$\frac{\underline{\;光\;}}{\;}$2HCl
（3）写出过量的 F通入澄清石灰水的离子方程式CO2+OH-=HCO3-
（4）写出A 和B混合时的化学方程式Cl2+2HBr=2HCl+Br2．
2．如图所示装置可用于（　　）
A．加热NaHCO3制CO2B．用Cu和浓HNO3反应制NO2
C．用Zn与稀硫酸反应制H2D．用NaCl与浓H2SO4加热制HCl
9．解释下列操作或事实的离子方程式正确的是（　　）
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