登录
19.(6分)乙醇俗称酒精,是一种常见的燃料。兴趣小组设计如下实验探究乙醇的元素组成。
【提出问题】乙醇由哪些元素组成?
【查阅资料】①工业酒精(含少量水)可作酒精灯的燃料;②在标准大气压下,酒精的沸点为78.3 ℃。
【设计与实验】
实验一:定性探究乙醇的元素组成
小成同学设计实验方案(装置气密性良好)。
步骤1:点燃无水乙醇(如图1-a);步骤2:放入锥形瓶中燃烧(如图1-b);步骤3:待火焰熄灭后推入澄清石灰水(如图1-c)。
(1)检查图1-b中实验装置气密性的方法:。
(2)步骤2中观察到锥形瓶内壁有白雾产生,步骤3中观察到澄清石灰水变浑浊。小成得出结论:乙醇中一定含有氢元素和碳元素,可能含有氧元素。
①实验中使用无水乙醇而不使用工业酒精的原因是。
②小组同学认为小成的结论不严谨,你认为可能的原因是。
实验二:定量探究乙醇的元素组成
同学们在老师的指导下设计图2装置(装置气密性良好)再次进行实验,得到曲线如图3、图4。
(3)由图3可知,m g无水乙醇大概在s时停止燃烧。
(4)分析图3、图4,能证明乙醇中含有氢元素和碳元素的依据是。
将图2实验中m g无水乙醇燃烧产生的气体通入图5装置进行实验。图5中A装置盛有的浓硫酸可以吸收水,B装置盛有的浓氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳。
【数据与解释】
(5)经称量,图5中A装置增重x g,B装置增重y g,则当(用含有m、x、y的代数式表示)时,可证明乙醇中含有氧元素。
【提出问题】乙醇由哪些元素组成?
【查阅资料】①工业酒精(含少量水)可作酒精灯的燃料;②在标准大气压下,酒精的沸点为78.3 ℃。
【设计与实验】
实验一:定性探究乙醇的元素组成
小成同学设计实验方案(装置气密性良好)。
步骤1:点燃无水乙醇(如图1-a);步骤2:放入锥形瓶中燃烧(如图1-b);步骤3:待火焰熄灭后推入澄清石灰水(如图1-c)。
(1)检查图1-b中实验装置气密性的方法:。
(2)步骤2中观察到锥形瓶内壁有白雾产生,步骤3中观察到澄清石灰水变浑浊。小成得出结论:乙醇中一定含有氢元素和碳元素,可能含有氧元素。
①实验中使用无水乙醇而不使用工业酒精的原因是。
②小组同学认为小成的结论不严谨,你认为可能的原因是。
实验二:定量探究乙醇的元素组成
同学们在老师的指导下设计图2装置(装置气密性良好)再次进行实验,得到曲线如图3、图4。
(3)由图3可知,m g无水乙醇大概在s时停止燃烧。
(4)分析图3、图4,能证明乙醇中含有氢元素和碳元素的依据是。
将图2实验中m g无水乙醇燃烧产生的气体通入图5装置进行实验。图5中A装置盛有的浓硫酸可以吸收水,B装置盛有的浓氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳。
【数据与解释】
(5)经称量,图5中A装置增重x g,B装置增重y g,则当(用含有m、x、y的代数式表示)时,可证明乙醇中含有氧元素。
答案
解：
(1) 将注射器活塞向外拉出一段距离，松手后若活塞能回到初始位置，说明装置气密性良好
(2) ① 工业酒精中含有少量水，会干扰对乙醇燃烧生成水的检验，无法证明氢元素来自乙醇
② 点燃无水乙醇时，酒精灯燃烧生成的水和二氧化碳会进入锥形瓶中，干扰乙醇燃烧产物的检验，无法证明水和二氧化碳是乙醇燃烧生成的
(3) 70（60~70区间的合理数值均可）
(4) 乙醇燃烧过程中二氧化碳浓度明显增大，相对湿度也明显增大，说明反应生成了二氧化碳和水，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，可证明乙醇中含有碳元素和氢元素
(5) $\frac{2x}{18}+\frac{12y}{44} ＜ m$（或化简为$\frac{x}{9}+\frac{3y}{11} ＜ m$）
(1) 将注射器活塞向外拉出一段距离，松手后若活塞能回到初始位置，说明装置气密性良好
(2) ① 工业酒精中含有少量水，会干扰对乙醇燃烧生成水的检验，无法证明氢元素来自乙醇
② 点燃无水乙醇时，酒精灯燃烧生成的水和二氧化碳会进入锥形瓶中，干扰乙醇燃烧产物的检验，无法证明水和二氧化碳是乙醇燃烧生成的
(3) 70（60~70区间的合理数值均可）
(4) 乙醇燃烧过程中二氧化碳浓度明显增大，相对湿度也明显增大，说明反应生成了二氧化碳和水，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，可证明乙醇中含有碳元素和氢元素
(5) $\frac{2x}{18}+\frac{12y}{44} ＜ m$（或化简为$\frac{x}{9}+\frac{3y}{11} ＜ m$）
解析
【分析】
本题为探究乙醇元素组成的实验题，解题思路如下：1. 气密性检查利用装置内外压强差，通过活塞移动的变化判断气密性；2. 定性探究需排除干扰：工业酒精含水会干扰水的检验，酒精灯自身燃烧产物会影响乙醇燃烧产物的判断；3. 定量探究结合曲线判断燃烧停止时间，依据产物生成量和质量守恒定律确定元素组成，氧元素需通过乙醇质量与碳氢元素总质量的关系判断。
【解析】
(1) 检查装置气密性时，利用压强差原理：将注射器活塞向外拉出一段距离，松手后若活塞能回到初始位置，说明装置气密性良好。
(2) ① 工业酒精含少量水，乙醇燃烧生成的水会被工业酒精中的水干扰，无法证明氢元素来自乙醇，故不用工业酒精；② 点燃无水乙醇时，酒精灯燃烧本身生成的水和二氧化碳会进入锥形瓶，干扰乙醇燃烧产物的检验，无法确定产物是否由乙醇燃烧生成，因此结论不严谨。
(3) 由图3可知，70s时二氧化碳浓度不再明显增大，说明乙醇在70s时停止燃烧（60~70区间合理即可）。
(4) 乙醇燃烧过程中，二氧化碳浓度明显增大（说明生成CO₂），相对湿度明显增大（说明生成H₂O），根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成物含碳、氢元素，故乙醇中一定含碳、氢元素。
(5) 浓硫酸吸收水（质量x g），浓氢氧化钠吸收二氧化碳（质量y g）。水中氢元素质量为$\frac{2x}{18}$g，二氧化碳中碳元素质量为$\frac{12y}{44}$g。若乙醇中含氧元素，则乙醇质量大于碳、氢元素总质量，即$\frac{2x}{18}+\frac{12y}{44} ＜ m$（化简为$\frac{x}{9}+\frac{3y}{11} ＜ m$）。
【答案】
(1) 将注射器活塞向外拉出一段距离，松手后若活塞能回到初始位置，说明装置气密性良好
(2) ① 工业酒精中含有少量水，会干扰对乙醇燃烧生成水的检验，无法证明氢元素来自乙醇；② 点燃无水乙醇时，酒精灯燃烧生成的水和二氧化碳会进入锥形瓶中，干扰乙醇燃烧产物的检验，无法证明水和二氧化碳是乙醇燃烧生成的
(3) 70（60~70区间的合理数值均可）
(4) 乙醇燃烧过程中二氧化碳浓度明显增大，相对湿度也明显增大，说明反应生成了二氧化碳和水，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，可证明乙醇中含有碳元素和氢元素
(5) $\frac{2x}{18}+\frac{12y}{44} ＜ m$（或化简为$\frac{x}{9}+\frac{3y}{11} ＜ m$）
【知识点】
化学实验探究、质量守恒定律、物质元素组成分析
【点评】
本题通过定性与定量结合的实验探究乙醇的元素组成，考查实验设计的严谨性、气密性检查方法、质量守恒定律的应用及数据分析能力，是初中化学探究物质组成的典型题型，注重实验思维与计算能力的结合。
【难度系数】
0.5
本题为探究乙醇元素组成的实验题，解题思路如下：1. 气密性检查利用装置内外压强差，通过活塞移动的变化判断气密性；2. 定性探究需排除干扰：工业酒精含水会干扰水的检验，酒精灯自身燃烧产物会影响乙醇燃烧产物的判断；3. 定量探究结合曲线判断燃烧停止时间，依据产物生成量和质量守恒定律确定元素组成，氧元素需通过乙醇质量与碳氢元素总质量的关系判断。
【解析】
(1) 检查装置气密性时，利用压强差原理：将注射器活塞向外拉出一段距离，松手后若活塞能回到初始位置，说明装置气密性良好。
(2) ① 工业酒精含少量水，乙醇燃烧生成的水会被工业酒精中的水干扰，无法证明氢元素来自乙醇，故不用工业酒精；② 点燃无水乙醇时，酒精灯燃烧本身生成的水和二氧化碳会进入锥形瓶，干扰乙醇燃烧产物的检验，无法确定产物是否由乙醇燃烧生成，因此结论不严谨。
(3) 由图3可知，70s时二氧化碳浓度不再明显增大，说明乙醇在70s时停止燃烧（60~70区间合理即可）。
(4) 乙醇燃烧过程中，二氧化碳浓度明显增大（说明生成CO₂），相对湿度明显增大（说明生成H₂O），根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成物含碳、氢元素，故乙醇中一定含碳、氢元素。
(5) 浓硫酸吸收水（质量x g），浓氢氧化钠吸收二氧化碳（质量y g）。水中氢元素质量为$\frac{2x}{18}$g，二氧化碳中碳元素质量为$\frac{12y}{44}$g。若乙醇中含氧元素，则乙醇质量大于碳、氢元素总质量，即$\frac{2x}{18}+\frac{12y}{44} ＜ m$（化简为$\frac{x}{9}+\frac{3y}{11} ＜ m$）。
【答案】
(1) 将注射器活塞向外拉出一段距离，松手后若活塞能回到初始位置，说明装置气密性良好
(2) ① 工业酒精中含有少量水，会干扰对乙醇燃烧生成水的检验，无法证明氢元素来自乙醇；② 点燃无水乙醇时，酒精灯燃烧生成的水和二氧化碳会进入锥形瓶中，干扰乙醇燃烧产物的检验，无法证明水和二氧化碳是乙醇燃烧生成的
(3) 70（60~70区间的合理数值均可）
(4) 乙醇燃烧过程中二氧化碳浓度明显增大，相对湿度也明显增大，说明反应生成了二氧化碳和水，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，可证明乙醇中含有碳元素和氢元素
(5) $\frac{2x}{18}+\frac{12y}{44} ＜ m$（或化简为$\frac{x}{9}+\frac{3y}{11} ＜ m$）
【知识点】
化学实验探究、质量守恒定律、物质元素组成分析
【点评】
本题通过定性与定量结合的实验探究乙醇的元素组成，考查实验设计的严谨性、气密性检查方法、质量守恒定律的应用及数据分析能力，是初中化学探究物质组成的典型题型，注重实验思维与计算能力的结合。
【难度系数】
0.5
