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某同学为了测定三聚氰胺的分子式和结构简式设计了如下实验。他查阅资料得知:三聚氰胺的相对分子质量为126,三聚氰胺在常温下为晶体,在加热条件下能与氧气发生反应生成二氧化碳、氮气和水。现有12.6 g三聚氰胺晶体按下图所示实验装置反应(假设三聚氰胺完全转化成产物)。

(1)写出A装置中发生反应的化学方程式:______________________________________________。

(2)C装置能不能与D装置互换?________(填“能”或“不能”),理由是________________________________________。

(3)当B装置中反应完全后,读取F中水的体积,实验操作顺序为________(填序号)。

①读数 ②冷却至室温 ③调平E、F装置中液面

(4)测定数据如下:

仪器

C

D

实验前

101.0 g

56.0 g

实验后

106.4 g

69.2 g

经测定,收集到的气体折合成标准状况下的体积为6.72 L。

①利用上述实验数据,通过计算可知三聚氰胺的实验式为________。

②三聚氰胺的分子式为________。

③若装置中没有铜网,则对测定结果的影响是_______________________________________________。

(5)已知氰酸(HCN)的结构简式为H—C≡N,氰胺的结构简式为H2N—C≡N,三聚氰胺分子中每个原子的最外层电子数均为8或2,则其结构简式为________。


【解析】 (1)根据实验原理知,A装置用于制取氧气,且需要加热。(2)碱石灰既能吸收二氧化碳又能吸收水,而浓硫酸只吸收水,不能吸收二氧化碳。(3)E中收集氮气的温度和压强无法直接测定,只能测定实验条件下外界的温度和压强,所以,读数前应先冷却装置,使E中气体温度与外界相同,然后调平E与F中的液面。

(4)C装置净增的量就是生成水的质量,D装置净增的量就是生成二氧化碳的质量。故n(CO2)==0.3 mol,n(H2O)==0.3 mol,n(N2)==0.3 mol,m(O)=12.6 g-(0.3 mol×12 g·mol-1+0.6 mol×1 g·mol-1+0.6 mol×14 g·mol-1)=0,说明样品中不含氧元素。故分子中,n(C)∶n(H)∶n(N)=0.3 mol∶0.6 mol∶0.6 mol=1∶2∶2。

设三聚氰胺的分子式为(CH2N2)n,则有(12+2+28)×n=126,解得n=3,故分子式为C3H6N6。若没有铜网,则可能有未参与反应的氧气进入E瓶,导致测定氮气的体积偏大,即测定的三聚氰胺的分子式中氮原子数偏大,而碳原子数、氢原子数偏小。

(5)结合三聚氰胺的分子式C3H6N6可知,H2N—C≡N加成生成六元环状三聚氰胺。

【答案】 (1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑

(2)不能 浓硫酸吸收水,碱石灰吸收二氧化碳,若互换,则碱石灰能同时吸收二氧化碳和水,不能分别测出水与二氧化碳的质量,从而导致实验失败

(3)②③①

(4)①CH2N2 ②C3H6N6 ③测定所得分子中氮原子数偏大,碳、氢原子数偏小


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