Question

TMB是一種新型指紋檢測的色原試劑，由碳、氫、氮三種元素組成，與氫氣的相對分子質量之比為120。某研究性學習小組的同學欲利用下列儀器測定TMB的分子式。其主要過程為在足量氧氣流中將4.80 g TMB樣品氧化(氮元素轉化為N₂)，再利用吸收劑分別吸收水蒸氣和CO₂。請從圖中選擇適當的裝置(裝置符合氣密性要求，加熱裝置等已略去，其他用品可自選)。

（1）將所選用的儀器(可重復選用)連接順序由上到下依次填入下表，并寫出該儀器中應加入的試劑的名稱及作用。

選用的儀器	加入試劑	加入試劑的作用
C	H2O2溶液與MnO2	產生氧氣
D	CuO粉末	將可能生成的CO轉化為CO2

 
（2）實驗后稱得A及以后的裝置(均用A裝置并假設每次吸收均是完全的)質量依次增加3.60 g、14.08 g、0.14 g，則TMB的分子式為__________________________。

Answer 1

（1）（7分，每一欄有錯即扣2分，兩欄有錯扣3分，扣完為止）

選用的儀器	加入試劑	加入試劑的作用
C	H2O2溶液與MnO2	產生氧氣
B	濃H2SO4	干燥氧氣
D	TMB	將TMB氧化成CO2、H2O和N2
D	CuO粉末	將可能生成的CO轉化為CO2
A	CaCl2	吸收水分
A	堿石灰	吸收CO2
A	堿石灰	防止空氣中的CO2和H2O進入裝置中

 
（2）C₁₆H₂₀N₂

試題分析：（1）實驗原理：將TMB用氧氣氧化為二氧化碳、水和氮氣，再利用吸收劑分別吸收水和二氧化碳，以確定其中所含碳、氫、氮原子的比例關系．在整個實驗中，要求碳元素全部以二氧化碳形式出現，因此在氧化后需要用氧化銅作最后保障；為防止氧氣產生時所帶水蒸氣的影響，要先對氧氣進行干燥，選擇干燥劑需考慮所提要求“實驗后稱得A裝置從用的先后順序排列質量分別增加3.60g和14.08g”，因此干燥氧氣選擇干燥劑B；利用吸收劑分別吸收水和CO₂需考慮試劑影響，先吸收水后吸收CO₂，則連接順序為：C→B→D→D→A→A→A
（2）實驗后稱得A裝置從用的先后順序排列質量分別增加3.60g、14.08g、0.14g，則m（H₂O）=3.60g，m（CO₂）=14.08g，而0.14g為空氣中的CO₂和H₂O進入裝置中的質量，則:
n（H₂O）=3.60g/18g/mol=0.2mol，n（H）=0.4mol，m（H）=0.4g，
n（CO₂）=14.08g/44g/mol=0.32mol，n（C）=0.32mol，m（C）=0.32mol×12g/mol=3.84g，
所以m（N）=4.80g-0.4g-3.84g=0.56g，
n（N）=0.56g/14g/mol=0.04mol，
則：n（C）：n（H）：n（N）=0.32mol：0.4mol：0.04mol=16：20：2，所以分子式為C₁₆H₂₀N₂，