Question

5．某同學為了測定三聚氰胺的分子式和結構簡式．設計了如下實驗．他查閱資料得知：三聚氰胺的相對分子質量為126，三聚氰胺在常溫下為晶體，在加熱條件下能與氧氣發(fā)生反應生成二氧化碳、氮氣和水．現(xiàn)有12.6g三聚氰胺晶體按圖所示實驗裝置反應（假設三聚氰胺完全轉化成產(chǎn)物）．

（1）寫出A裝置中發(fā)生反應的化學方程式：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑或2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）C裝置能不能與D裝置互換？不能，（填“能”或“不能”），理由是濃硫酸吸水，堿石灰吸收二氧化碳，若互換位置，則堿石灰會同時吸收水和二氧化碳，導致實驗失敗
（3）當B裝置中反應完全發(fā)生后，讀取F中水的體積，實驗操作順序為②③①（填序號）．
①讀數(shù)   ②冷卻至室溫    ③調平E、F裝置中液面
（4）測定數(shù)據(jù)如表：

儀器	C	D
實驗前	101.0g	56.0g
試驗后	106.4g	69.2g

經(jīng)測定，收集到的氣體折合成標準狀況下的體積為6.72L．
①利用上述實驗數(shù)據(jù)，通過計算可知三聚氰胺的實驗式為CN₂H₂．
②三聚氰胺的分子式為C₃N₆H₆．
③若裝置中沒有銅網(wǎng)，則對測定結果的影響是測定所得分子式的氮原子數(shù)偏大，而碳、氫原子數(shù)偏�。�
（5）已知氰酸（HCN）的結構簡式為H-C≡N，氰胺的結構簡式為H₂N一C≡N，三聚氰胺分子中每個原子的最外層電子數(shù)均為8或2，則其結構簡式為．

Answer 1

分析 （1）A應為在加熱條件下制備氧氣的裝置，生成的氧氣和與三聚氰胺發(fā)生反應；
（2）堿石灰既能吸收水，也能吸收二氧化碳，應分別測定水和二氧化碳的質量；
（3）讀數(shù)時，氣體的壓強和外界大氣壓應相等；
（4）①先根據(jù)燃燒產(chǎn)物確定三聚氰胺晶體肯定含有C、H、N，可能含有O，然后根據(jù)D裝置增重的質量為H₂O，
E裝置增重的質量為CO₂，F(xiàn)中收集的6.72L氣體為N₂，求出C、H、N三種元素的質量，確定是否有O，求出實驗式；
②根據(jù)實驗式和相對分子質量，求出分子式；
③熾熱銅網(wǎng)可起到吸收氧氣的作用．從排除裝置內(nèi)空氣和防止倒吸的角度分析；
（5）根據(jù)氰胺發(fā)生加成反應來解答．

解答 解：（1）A應為在加熱條件下制備氧氣的裝置，生成的氧氣和與三聚氰胺發(fā)生反應，在加熱條件下制備氧氣的方法為氯酸鉀和二氧化錳的反應或高錳酸鉀分解反應，反應的方程式為，2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑或2KMnO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑，
故答案為：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑或2KMnO₄$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑；
（2）因堿石灰既能吸收H₂O又能吸收CO₂，若要分別測出H₂O和CO₂的質量，則先吸收H₂O，后吸收CO₂，濃硫酸吸水，堿石灰吸收二氧化碳，若互換位置，則堿石灰會同時吸收水和二氧化碳，導致實驗失敗，
故答案為：不能；濃硫酸吸水，堿石灰吸收二氧化碳，若互換位置，則堿石灰會同時吸收水和二氧化碳，導致實驗失敗；
（3）讀數(shù)時，應待氣體冷卻至室溫時，且將E、F兩裝置中的液面調平，以滿足氣體的壓強和外界大氣壓應相等，
故答案為：②③①；
（4）①H₂O的質量為5.4g，物質的量為0.3mol，H的物質的量為0.6mol，H的質量為0.6g；CO₂的質量為13.2g，物質的量為0.3mol，C的物質的量為0.3mol，C的質量為3.6g；N₂的體積為6.72L，物質的量為0.3mol，N的物質的量為0.6mol，N的質量為8.4g；C、H、N三種元素的質量和為0.6g+3.6g+8.4g=12.6g，所以三聚氰胺晶體只有C、H、N三種元素，N（C）：N（H）：N（N）=0.3mol：0.6mol：0.6mol=1：2：2，所以實驗式為CN₂H₂，
故答案為：CN₂H₂；
②因三聚氰胺晶體實驗式為CN₂H₂，分子式為（CN₂H₂）n，而三聚氰胺的相對分子質量為126，即42n=126，n=3，所以分子式為C₃N₆H₆，
故答案為：C₃N₆H₆；
③熾熱銅網(wǎng)可起到吸收氧氣的作用，若裝置中沒有銅網(wǎng)，則生成的氮氣中含有氧氣，會導致測定所得分子式的氮原子數(shù)偏大，而碳、氫原子數(shù)偏小，
故答案為：測定所得分子式的氮原子數(shù)偏大，而碳、氫原子數(shù)偏�。�
（5）因氰胺發(fā)生加成反應，3個氰胺發(fā)生加成反應生成6元環(huán)狀化合物：，
故答案為：．

點評 本題主要考查了有機物分子式和結構簡式的確定，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意把握實驗的原理以及計算方法，題目難度中等．