Question

5．学家李比希最早提出关于有机化合物中元素定量分析方法：用CuO作氧化剂（在氧气流中）将有机物氧化，再对产物进行分析，从而确定有机物的实验式．现取m g某种氨基酸（C_xH_yO_zN_p）在纯氧中完全燃烧，生成CO₂、H₂O和N₂．实验在如图装置中进行：

请回答下列问题：
（1）实验开始时，先要通一段时间的氧气，其理由是排装置中的空气，以利准确测定出F中的氮气体积．
（2）装置图中需要加热的仪器有（用字母填空，下同）AD，操作时应先点燃D处的酒精灯．
（3）A装置中发生反应的化学方程式是C_xH_yO_zN_p+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂$\stackrel{点燃}{→}$xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂．
（4）D装置的作用是吸收未反应的氧气，保证最终收集的气体是氮气．
（5）读取N₂的体积时，应注意：①量筒内液面与广口瓶中液面在同一水平线上；②视线与凹液面在同一水平线上．
（6）实验中测得N₂的体积为V mL（已折算成标准状况下）．为确定此氨基酸的分子式，还需要的有关数据有ABD．
A．生成二氧化碳气体质量        B．生成水的质量
C．通入氧气的体积              D．氨基酸的相对分子质量．

Answer 1

分析 利用氨基酸在纯氧中完全燃烧生成CO₂、H₂O、N₂，通过测定生成的CO₂、H₂O、N₂的量确定实验式，H₂O的质量根据B装置的增重得到，CO₂的质量根据C装置的增重得到，N₂的体积通过F测量．D装置除去为反应的氧气，
（1）装置内有空气，影响氮气体积的测定；
（2）氨基酸燃烧需要加热，用铜网除去未反应的氧气需要加热；根据装置AD的作用判断点燃的酒精灯先后顺序；
（3）根据质量守恒定律写出C_xH_yO_zN_p燃烧的化学方程式；
（4）为保证氨基酸完全燃烧需要通入过量的氧气，过量的氧气影响氮气体积的测定；
（5）读取N₂的体积时，应冷却至室温，使量取装置的集气瓶内氮气的压强与外界大气压一致，读数时视线与凹液面在同一水平线上；
（6）通过实验式及相对分子质量可以确定此氨基酸的分子式．

解答 解：实验利用氨基酸在纯氧中完全燃烧生成CO₂、H₂O、N₂，通过测定生成的CO₂、H₂O、N₂的量确定实验式，H₂O的质量根据B装置的增重得到，CO₂的质量根据C装置的增重得到，N₂的体积通过F测量．D装置除去为反应的氧气，
（1）装置内有空气，影响氮气体积的测定，实验开始时，先要通一段时间的氧气，排装置中的空气，以利准确测定出F中的氮气体积，
故答案为：排装置中的空气，以利准确测定出F中的氮气体积；
（2）氨基酸燃烧需要加热，用铜网除去未反应的氧气需要加热，即装置A、D需要加热；为了避免氧气进入装置E，加热时应该先点燃D出的酒精灯，
故答案为：A、D；
（3）A装置中C_xH_yO_zN_p燃烧的化学方程式为：C_xH_yO_zN_p+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂ $\stackrel{点燃}{→}$ xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂，
故答案为：C_xH_yO_zN_p+（x+$\frac{y}{4}$-$\frac{z}{2}$）O₂ $\stackrel{点燃}{→}$ xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O+$\frac{p}{2}$N₂；
（4）为保证氨基酸完全燃烧需要通入过量的氧气，过量的氧气影响氮气体积的测定，氧气通过灼热的铜网生成氧化铜，保证最终收集的气体是氮气，
故答案为：吸收未反应的氧气，保证最终收集的气体是氮气；
（5）读取N₂的体积时，应冷却至室温，量筒内液面与广口瓶中的液面在同一水平线上，视线与凹液面在同一水平线上，
故答案为：量筒内液面与广口瓶中液面在同一水平线上；视线与凹液面在同一水平线上；
（6）实验中测得N₂的体积，还需要H₂O、CO₂的质量可以计算该氨基酸的实验式，通过实验式及相对分子质量可以确定此氨基酸的分子式，
故选：ABD．

点评 本题考查燃烧法确定有机物的组成、对实验原理装置的理解、实验基本操作等知识，题目难度中等，理解实验原理是解题的关键，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．