题目内容

7．实验室用燃烧法测定某种a一氨基酸X（CxHyOzNp）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）配平装置A中发生反应的化学方程式
    CxHyOzNp+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）+O2→xCO2+$\frac{y}{2}$H2O+$\frac{p}{2}$N2
（4）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．
（5）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C8H9NO3．

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）先配平碳原子、氢原子、氮原子数，最后配平氧原子，在配平氧原子时注意有机物中的氧原子，结合原子守恒配平书写；
（4）根据铜网和氧气在加热条件下反应除去未反应完氧气；
（5）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）依据原子守恒，显配平碳、氢、氮原子，再配平氧原子，注意有机物中的氧原子，配平书写得到的化学方程式为：CxHyOzNp+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O2→xCO2+$\frac{y}{2}$H2O+$\frac{p}{2}$N2，
故答案为：CxHyOzNp+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O2→xCO2+$\frac{y}{2}$H2O+$\frac{p}{2}$N2；
（4）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；
（5）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$\frac{3.52g}{44g/mol}$=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$\frac{0.81g}{18g/mol}$=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$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=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）=$\frac{0.48g}{167g/mol}$=0.03mol，
X的物质的量为$\frac{1.67g}{167g/mol}$=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，根据原子守恒法配平书写化学方程式，计算化学式的组成，依据所学知识来解答，难度中等．

练习册系列答案
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