屠呦呦因为发现治疗疟疾的药物青蒿素(C15H22O5)获得了诺贝尔奖,也获得了国家最高科学技术奖。某研究小组的同学学习了屠呦呦的事迹后,对验证青蒿素的组成产生了浓厚兴趣。
【提出问题】如何通过实验验证青蒿素的组成元素?
【查阅资料】
(1)青蒿素具有可燃性;
(2)含碳元素的物质完全燃烧生成二氧化碳,不完全燃烧生成一氧化碳;
(3)白色的无水硫酸铜遇水变蓝;
(4)二氧化碳和澄清石灰水、NaOH溶液都能反应;
(5)检验二氧化碳用澄清石灰水,除去大量二氧化碳用氢氧化钠溶液。
小组同学认为检验物质的组成元素的关键是让其反应,在老师指导下建构了“物质组成推断”类问题的思维模型:

【任务一】根据信息,同学们设计图1方案燃烧青蒿素并收集产物(实验中产物均为气体)。

为了将玻璃管中的空气排净,在点燃酒精灯加热前要先通入氧气一段时间。将带火星的木条放在装置右边的导管口,观察到的现象是 带火星的木条复燃带火星的木条复燃。
【任务二】检验燃烧产物成分,验证青蒿素的组成元素。
【猜想与假设】同学们对青蒿素燃烧产生的气体作出猜想:
小林:CO2、H2O;
小江:CO、H2O;
小琴:NH3、CO2、H2O;
小雨:CO2、CO、H2O。
你认为 小琴小琴同学的猜想一定是错误的,理由是 根据质量守恒定律或反应前后元素种类不变或反应前没有氮元素根据质量守恒定律或反应前后元素种类不变或反应前没有氮元素。
【实验及解释】同学们设计了如图2实验方案(固定装置未画出),将青蒿素在氧气中燃烧后得到的混合气体通过该方案进行实验。

(1)实验过程中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝,B、F装置中的澄清石灰水均变浑浊,D装置中的澄清石灰水不变浑浊,由此可得出 小雨小雨同学的猜想成立。请写出装置E中发生反应的化学方程式 CO+CuO △ Cu+CO2CO+CuO △ Cu+CO2。
(2)同学们对实验设计进行反思,认为取消装置C和D,并不影响对气体的成分作出准确的判断,请你作出解释 取消装置C和D,不能判断一氧化碳的存在取消装置C和D,不能判断一氧化碳的存在。
【实验创新】同学们从简化装置、节约实验药品的角度出发,对图2方案进行了改进与创新,改用图3所示的装置对该气体产物的成分进行探究。在实验中,小林先从A处通一段时间混合气体,再点燃E处酒精灯加热,观察现象,也实现了对气体产物成分的检验。

实验中,装置H的作用是 吸收二氧化碳,收集一氧化碳吸收二氧化碳,收集一氧化碳。
【得出结论】通过上述定性实验分析,小组同学得出青蒿素肯定含有碳、氢两种元素的结论。然后,再设计定量实验验证青蒿素的组成。
△
△
【答案】带火星的木条复燃;小琴;根据质量守恒定律或反应前后元素种类不变或反应前没有氮元素;小雨;CO+CuO Cu+CO2;取消装置C和D,不能判断一氧化碳的存在;吸收二氧化碳,收集一氧化碳
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【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:142引用:1难度:0.4
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