Question

测定有机物中碳和氢的质量分数，常用燃烧分析法，在750°C左右使有机物在氧气流中全部氧化成CO₂和H₂O；分别用装有固体NaOH和Mg（ClO₄）₂的吸收管吸收CO₂和H₂O．某课外活动小组，设计利用如图所示装置取纯净的乙烯，并测定乙烯分子中碳、氢原子的个数比；甲为燃烧管，当乙烯和氧气通过时，由于催化剂的存在而不会发生爆炸，乙烯被氧化成CO₂和H₂O．请回答下列问题：

（1）整套装置的连接顺序（按从左到右的顺序用字母填写）：

 

接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

．
（2）烧瓶中的试剂是浓硫酸和酒精，其中浓硫酸的作用是

 

，在烧瓶中还要加少量碎瓷片，其作用是

 

．
（3）实验时应使烧瓶中溶液温度迅速升至170℃，原因是

 

．实验结束时，烧瓶中有黑色物质生成，其原因是

 

．
（4）乙、丙装置中的作用分别是：乙

 

； 丙

 

．
（5）若实验前后，丁增重ag，戊增重bg，则测得乙烯分子中C、H原子个数比为

 

．
（6）若测得C/H值偏高，导致这种误差的可能原因是 （　　）
A．乙烯中混有少量乙醚（C₂H₅OC₂H₅）
B．乙烯进入燃烧管时，仍含有少量水蒸气
C．乙烯中混有少量CO
D．乙烯进入燃烧管时，仍含有少量CO₂
（7）若仍用上述装置测定某烃A的化学式，经测定丁增重4.5g，戊增重8.8g，则A的最简式为

 

，若要确定A的化学式，是否还需要测其他数据（若需要，说明还需测定哪些 数据；若不需要，说明其原因）？

Answer 1

考点：测定有机物分子的元素组成

专题：实验设计题

分析：（1）根据先制取乙烯、除去乙烯中二氧化碳、二氧化硫并干燥乙烯、乙烯与氧气反应、吸收燃烧生成水、吸收燃烧生成的二氧化碳的顺序对该装置进行排序；
（2）浓硫酸在反应中起催化剂和脱水剂作用，加热液体混合物，为防暴沸，需加碎瓷片；
（3）反应过程中在140°C时会反应生成乙醚副产物；乙醇在浓硫酸作用下加热反应过程中发生副反应浓硫酸的脱水性使乙醇脱水为碳；
（4）乙烯和浓硫酸反应有副反应发生，所以要除去乙烯中杂质气体并干燥乙烯；
（5）分析装置和作用可知，丁质量增加ag是有机物燃烧生成的水的质量，戊质量增加bg为有机物燃烧生成的二氧化碳的质量，依据元素守恒计算得到有机物的最简式；
（6）测定乙烯分子中碳、氢原子的个数比偏高说明乙烯气体中有含有碳元素的气体分析判断；
（7）分析装置和作用可知，丁质量增加4.5g是有机物燃烧生成的水的质量，戊质量增加8.8g为有机物燃烧生成的二氧化碳的质量，依据元素守恒计算得到有机物的最简式；根据最简式判断碳是否被氢饱和．

解答： 解：（1）根据实验原理可知，先从乙烯的发生装置己出发，经过装置丙除去乙烯中混有的二氧化碳和二氧化硫，经乙干燥，即A连接E，D连接C，然后加入乙烯的燃烧装置甲，B连接F，吸收二氧化碳和水时，应该先吸收水分，再吸收二氧化碳，所以G连接H、I连接J，故正确的连接顺序为：A→E→D→B→C→F→G→H→I→J，
故答案为：A；E；D；B；C；F；G；H；I；J；
（2）浓硫酸在反应中起催化剂和脱水剂作用，加热液体混合物，为防暴沸，需加碎瓷片；
故答案为：催化剂和脱水剂；防暴沸；
（3）乙醇在浓硫酸催化作用下在反应过程中140℃时会反应生成乙醚副产物，乙醇在浓硫酸作用下加热反应过程中发生副反应浓硫酸的脱水性使乙醇脱水为炭，
故答案为：防止生成乙醚；浓硫酸的脱水性使乙醇脱水为炭；
（4）乙烯和浓硫酸反应有副反应发生，所以要用丙除去乙烯中杂质气体二氧化碳和二氧化硫，用乙干燥乙烯，故答案为：干燥乙烯；除去乙烯中的杂质气体；
（5）分析装置和作用可知，丁质量增加ag是有机物燃烧生成的水的质量，戊质量增加bg为有机物燃烧生成的二氧化碳的质量，n（CO₂）=

bg

44g/mol

，n（H₂O）=

ag

18g/mol

，有机物中碳元素、氢元素的物质的量之比n（C）：n（H）=

bg

44g/mol

：

ag

18g/mol

×2=

9b

44a

，
故答案为：

9b

44a

；
（6）测定乙烯分子中碳、氢原子的个数比偏高说明乙烯气体中有含有碳元素的气体，
A．乙烯中混有少量的乙醚（C₂H₅OC₂H₅），乙醚碳元素和氢元素之比2：5，小于乙烯中碳氢之比2：4，所以混有乙醚会使碳、氢原子的个数比偏低，故A不符合；
B．乙烯进入燃烧管时，含有少量的水蒸气，会使乙烯混合气体中碳氢元素原子数之比小于2：4，所以混有水会使碳、氢原子的个数比偏低，故B不符合；
C．乙烯中混有少量的CO，会使乙烯混合气体中碳氢元素原子数之比大于2：4，所以混有一氧化碳会使碳、氢原子的个数比偏高，故C符合；
D．乙烯进入燃烧管时，含有少量的CO₂ ，会使乙烯混合气体中碳氢元素原子数之比大于2：4，所以混有二氧化碳会使碳、氢原子的个数比偏高，故D符合；
故答案为：CD；
（7）丁质量增加4.5g是有机物燃烧生成的水的质量，戊质量增加8.8g为有机物燃烧生成的二氧化碳的质量，
n（CO₂）=

8.8g

44g/mol

=0.2mol，n（H₂O）=

5.4g

18g/mol

=0.3mol，有机物中碳元素、氢元素的物质的量之比n（C）：n（H）=0.2mol：0.6mol=1：3，
最简式为CH₃，当分子式含2个碳时，碳已被氢饱和，故可直接得到烃的分子式为C₂H₆，故不需要其他数据．
故答案为：CH₃；当分子式含2个碳时，碳已被氢饱和，故可直接得到烃的分子式为C₂H₆，故不需要其他数据．

点评：本题考查了有机物分子式的确定及性质实验分析判断，把握燃烧法测定有机物组成方法及实验原理是解题关键，题目难度中等．