屠呦呦因為發現治療瘧疾的藥物青蒿素(C15H22O5)獲得了諾貝爾獎,也獲得了國家最高科學技術獎。某研究小組的同學學習了屠呦呦的事跡后,對驗證青蒿素的組成產生了濃厚興趣。
【提出問題】如何通過實驗驗證青蒿素的組成元素?
【查閱資料】
(1)青蒿素具有可燃性;
(2)含碳元素的物質完全燃燒生成二氧化碳,不完全燃燒生成一氧化碳;
(3)白色的無水硫酸銅遇水變藍;
(4)二氧化碳和澄清石灰水、NaOH溶液都能反應;
(5)檢驗二氧化碳用澄清石灰水,除去大量二氧化碳用氫氧化鈉溶液。
小組同學認為檢驗物質的組成元素的關鍵是讓其反應,在老師指導下建構了“物質組成推斷”類問題的思維模型:

【任務一】根據信息,同學們設計圖1方案燃燒青蒿素并收集產物(實驗中產物均為氣體)。

為了將玻璃管中的空氣排凈,在點燃酒精燈加熱前要先通入氧氣一段時間。將帶火星的木條放在裝置右邊的導管口,觀察到的現象是 帶火星的木條復燃帶火星的木條復燃。
【任務二】檢驗燃燒產物成分,驗證青蒿素的組成元素。
【猜想與假設】同學們對青蒿素燃燒產生的氣體作出猜想:
小林:CO2、H2O;
小江:CO、H2O;
小琴:NH3、CO2、H2O;
小雨:CO2、CO、H2O。
你認為 小琴小琴同學的猜想一定是錯誤的,理由是 根據質量守恒定律或反應前后元素種類不變或反應前沒有氮元素根據質量守恒定律或反應前后元素種類不變或反應前沒有氮元素。
【實驗及解釋】同學們設計了如圖2實驗方案(固定裝置未畫出),將青蒿素在氧氣中燃燒后得到的混合氣體通過該方案進行實驗。

(1)實驗過程中觀察到A裝置中的無水硫酸銅變藍,B、F裝置中的澄清石灰水均變渾濁,D裝置中的澄清石灰水不變渾濁,由此可得出 小雨小雨同學的猜想成立。請寫出裝置E中發生反應的化學方程式 CO+CuO △ Cu+CO2CO+CuO △ Cu+CO2。
(2)同學們對實驗設計進行反思,認為取消裝置C和D,并不影響對氣體的成分作出準確的判斷,請你作出解釋 取消裝置C和D,不能判斷一氧化碳的存在取消裝置C和D,不能判斷一氧化碳的存在。
【實驗創新】同學們從簡化裝置、節約實驗藥品的角度出發,對圖2方案進行了改進與創新,改用圖3所示的裝置對該氣體產物的成分進行探究。在實驗中,小林先從A處通一段時間混合氣體,再點燃E處酒精燈加熱,觀察現象,也實現了對氣體產物成分的檢驗。

實驗中,裝置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。
【得出結論】通過上述定性實驗分析,小組同學得出青蒿素肯定含有碳、氫兩種元素的結論。然后,再設計定量實驗驗證青蒿素的組成。
△
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【答案】帶火星的木條復燃;小琴;根據質量守恒定律或反應前后元素種類不變或反應前沒有氮元素;小雨;CO+CuO Cu+CO2;取消裝置C和D,不能判斷一氧化碳的存在;吸收二氧化碳,收集一氧化碳
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【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:147引用:1難度:0.4
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