Question

TMB是一种新型指纹检测的色原试剂，由碳、氢、氮三种元素组成，M=240g/mol。某研究性学习小组的同学欲利用下列仪器测定TMB的分子式。主要过程为在足量氧气流中将4.80 g TMB样品氧化(氮元素转化为N₂)，再利用吸收剂分别吸收水蒸气和CO₂。请从图中选择适当的装置(装置符合气密性要求，加热装置等已略去，其他用品可自选)。

（1）写出仪器a的名称__________，A中的化学反应方程式：___________；

（2）B中试剂是___________，作用是________________ ；

（3）装置C中CuO粉末的作用为________________。

（4）理想状态下，将4.80 gTMB样品完全氧化，点燃C处酒精灯，实验结束时测得D增加3.60 g，E增加14.08 g，则TMB的分子式为____________。

（5）有同学认为，用该实验装置测得的TMB分子式不准确，应在干燥管E后再添加一个装有碱石灰的干燥管F。你认为是否需要添加F装置__________（填“需要”或“不需要”），简述理由________________。

Answer

分液漏斗 浓硫酸 干燥 O2，防止将水蒸气带入 D或E 中引起增重 使TMB不充分燃烧生成CO全部转化为CO2 C16H20N2 需要 防止外界空气中的 CO2 和 H2O 进入 E 中，避免对 E 处吸收二氧化碳的定量检测造成干扰

【解析】

由实验装置可知，A中过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气，B中浓硫酸干燥氧气，C中氧气将TMB氧化为二氧化碳、水和氮气，D中浓硫酸增重为水的质量，E中增重为二氧化碳的质量，结合质量及物质的量计算TMB分子中碳、氢、氮的原子个数比，根据相对分子质量之比算出相对分子质量，结合原子个数比计算出分子式，有必要在干燥管E后再添加一个装有碱石灰的干燥管F，防止空气中的水和二氧化碳进入E，以此解答该题。

（1）由装置图可知，仪器a为分液漏斗， A中发生H2O2在MnO2催化下分解制备氧气，故化学反应方程式为，故答案为：分液漏斗；；

（2）B 中试剂是浓硫酸，作用是干燥O2，防止带入 D或E 中引起增重，故答案为：浓硫酸；干燥O2，防止将水蒸气带入 D或E 中引起增重；

(3）装置C中CuO粉末的作用为使TMB不充分燃烧生成的CO全部转为CO2,故答案为：使TMB不充分燃烧生成CO全部转化为CO2；

（4）实验后称得D、E装置分别增加3.60g、14.08g，则m(H2O)=3.60g，m(CO2)=14.08g，则，n(H)=2n(H2O)=0.4mol；，n(C)=n(CO2)=0.32mol；

所以；

则：n(C)：n(H)：n(N)=0.32mol：0.4mol：0.04mol=8：10：1，

TMB的相对分子质量为240，设分子式为C8nH10nNn，则有12×8n+10n+14n=240，解得n=2，所以分子式为C16H20N2，故答案为：C16H20N2；

（5）本实验是通过TMB完全燃烧，并利用D、E装置分别吸收H2O和CO2来确定其分子组成，若不添加F装置，外界空气中的CO2和H2O进入E中，从而干扰 E处吸收二氧化碳的定量检测，给实验造成误差，故答案为：需要；防止外界空气中的CO2和H2O进入E 中，避免对 E 处吸收二氧化碳的定量检测造成干扰。