Question

5．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12.6g三聚氰胺晶体按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：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑或2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）C装置能不能与D装置互换？不能，（填“能”或“不能”），理由是浓硫酸吸水，碱石灰吸收二氧化碳，若互换位置，则碱石灰会同时吸收水和二氧化碳，导致实验失败
（3）当B装置中反应完全发生后，读取F中水的体积，实验操作顺序为②③①（填序号）．
①读数   ②冷却至室温    ③调平E、F装置中液面
（4）测定数据如表：

仪器	C	D
实验前	101.0g	56.0g
试验后	106.4g	69.2g

经测定，收集到的气体折合成标准状况下的体积为6.72L．
①利用上述实验数据，通过计算可知三聚氰胺的实验式为CN₂H₂．
②三聚氰胺的分子式为C₃N₆H₆．
③若装置中没有铜网，则对测定结果的影响是测定所得分子式的氮原子数偏大，而碳、氢原子数偏小．
（5）已知氰酸（HCN）的结构简式为H-C≡N，氰胺的结构简式为H₂N一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．

Answer 1

分析 （1）A应为在加热条件下制备氧气的装置，生成的氧气和与三聚氰胺发生反应；
（2）碱石灰既能吸收水，也能吸收二氧化碳，应分别测定水和二氧化碳的质量；
（3）读数时，气体的压强和外界大气压应相等；
（4）①先根据燃烧产物确定三聚氰胺晶体肯定含有C、H、N，可能含有O，然后根据D装置增重的质量为H₂O，
E装置增重的质量为CO₂，F中收集的6.72L气体为N₂，求出C、H、N三种元素的质量，确定是否有O，求出实验式；
②根据实验式和相对分子质量，求出分子式；
③炽热铜网可起到吸收氧气的作用．从排除装置内空气和防止倒吸的角度分析；
（5）根据氰胺发生加成反应来解答．

解答 解：（1）A应为在加热条件下制备氧气的装置，生成的氧气和与三聚氰胺发生反应，在加热条件下制备氧气的方法为氯酸钾和二氧化锰的反应或高锰酸钾分解反应，反应的方程式为，2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑或2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，
故答案为：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑或2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）因碱石灰既能吸收H₂O又能吸收CO₂，若要分别测出H₂O和CO₂的质量，则先吸收H₂O，后吸收CO₂，浓硫酸吸水，碱石灰吸收二氧化碳，若互换位置，则碱石灰会同时吸收水和二氧化碳，导致实验失败，
故答案为：不能；浓硫酸吸水，碱石灰吸收二氧化碳，若互换位置，则碱石灰会同时吸收水和二氧化碳，导致实验失败；
（3）读数时，应待气体冷却至室温时，且将E、F两装置中的液面调平，以满足气体的压强和外界大气压应相等，
故答案为：②③①；
（4）①H₂O的质量为5.4g，物质的量为0.3mol，H的物质的量为0.6mol，H的质量为0.6g；CO₂的质量为13.2g，物质的量为0.3mol，C的物质的量为0.3mol，C的质量为3.6g；N₂的体积为6.72L，物质的量为0.3mol，N的物质的量为0.6mol，N的质量为8.4g；C、H、N三种元素的质量和为0.6g+3.6g+8.4g=12.6g，所以三聚氰胺晶体只有C、H、N三种元素，N（C）：N（H）：N（N）=0.3mol：0.6mol：0.6mol=1：2：2，所以实验式为CN₂H₂，
故答案为：CN₂H₂；
②因三聚氰胺晶体实验式为CN₂H₂，分子式为（CN₂H₂）n，而三聚氰胺的相对分子质量为126，即42n=126，n=3，所以分子式为C₃N₆H₆，
故答案为：C₃N₆H₆；
③炽热铜网可起到吸收氧气的作用，若装置中没有铜网，则生成的氮气中含有氧气，会导致测定所得分子式的氮原子数偏大，而碳、氢原子数偏小，
故答案为：测定所得分子式的氮原子数偏大，而碳、氢原子数偏小．
（5）因氰胺发生加成反应，3个氰胺发生加成反应生成6元环状化合物：，
故答案为：．

点评 本题主要考查了有机物分子式和结构简式的确定，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握实验的原理以及计算方法，题目难度中等．