Question

17．已知某氣態(tài)化石燃料X中只含有碳、氫兩種元素，為探究該氣體中碳和氫兩種元素的質量比，某同學設計了燃燒法測量的實驗方案，通過測量裝置C和D的增重即可求得碳和氫兩種元素的質量比．實驗裝置如下圖所示（已知CuO 可以作為碳氫化合物燃燒的催化劑）：

（1）若A裝置中所盛放的藥品是濃NaOH 溶液，裝置A的作用有：
①除去空氣中的CO₂氣體；
②調節(jié)X和空氣的通入速率，保證O₂過量
（2）D裝置中所盛放的藥品是濃NaOH溶液，
（3）E裝置的作用是防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D，對結果產生影響，
（4）上述裝置中有一處缺陷，請改正在A、B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl₂（或P₂O₅、堿石灰、固體NaOH等）的干燥管．
（5）若實驗裝置經過改正后，得到的實驗數據如下：

質量	實驗前	實驗后
藥品+U形管的質量/g	101.1	102.9
藥品+廣口瓶D的質量/g	312.0	314.2

則該氣體中碳和氫兩種元素的質量比為3：1．

Answer 1

分析 （1）由于空氣中含有CO₂，會干擾燃燒產物CO₂的吸收，所以必須利用氫氧化鈉除去空氣中的CO₂．其次還可以利用A中氣泡的產生的快慢來可知通入通入速率，以保證O₂過量；
（2）D是吸收CO₂的，所以盛放的試劑是濃NaOH溶液；
（3）由于空氣中也含有水蒸氣和CO₂，所以E裝置是吸收空氣中的水和CO₂的，因此試劑是堿石灰或固體NaOH；
（4）由于從A中出來的氣體中一定含有水蒸氣，會對后續(xù)的實驗產生影響，所以需要在A和B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl₂（或P₂O₅、堿石灰、固體NaOH等）的干燥管；
（5）藥品+U形管的質量/g增加1.8 g為生成水的質量，廣口瓶D質量增加2.2g為燃燒生成二氧化碳氣體的質量，物質的量分別是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，計算得到碳和氫元素的質量之比．

解答 解：（1）由于空氣中含有CO₂，會干擾燃燒產物CO₂的吸收，所以必須利用氫氧化鈉除去空氣中的CO₂．其次還可以利用A中氣泡的產生的快慢來可知通入通入速率，以保證O₂過量；
故答案為：除去空氣中的CO₂氣體； 調節(jié)X和空氣的通入速率，保證O₂過量；
（2）D是吸收CO₂的，所以盛放的試劑是濃NaOH溶液，故答案為：濃NaOH溶液；
（3）由于空氣中也含有水蒸氣和CO₂，所以E裝置是吸收空氣中的水和CO₂的，因此試劑是堿石灰或固體NaOH；
故答案為：防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D，對結果產生影響；
（4）由于從A中出來的氣體中一定含有水蒸氣，會對后續(xù)的實驗產生影響，所以需要在A和B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl₂（或P₂O₅、堿石灰、固體NaOH等）的干燥管，
故答案為：在A、B 之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl₂（或P₂O₅、堿石灰、固體NaOH等）的干燥管；
（5）藥品+U形管的質量/g增加1.8 g為生成水的質量，廣口瓶D質量增加2.2g為燃燒生成二氧化碳氣體的質量，物質的量分別是0.1mol水和0.05mol二氧化碳，其中碳和氫元素的質量之比=0.05×12：0.1×2×1=3：1，
故答案為：3：1．

點評 本題考查有機物分子式及結構簡式的判斷，實驗過程中裝置和試劑的選擇和作用分析判斷，有機物的組成計算分析應用，掌握實驗基礎和燃燒實驗的定量計算測定方法是解題關鍵，題目難度中等．