Question

9．甲醛是世界衛(wèi)生組織確認的致癌致畸物質(zhì)之一．我國規(guī)定：室內(nèi)甲醛含量不得超過8×10^-5mg/L．某研究性學習小組利用酸性KMnO₄溶液測定居室內(nèi)空氣中甲醛的含量．
【實驗原理】
KMnO₄ （ H⁺）溶液為強氧化劑，可氧化甲醛，反應方程式為：
4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺=4Mn²⁺+5CO₂+11H₂O
【實驗裝置】如圖1

【實驗步驟】
（1）先準確量取5.00mL 1.00×10^-3mol•L^-1KMnO₄溶液于洗氣瓶中，并滴入幾滴稀H₂SO₄，加水20mL稀釋備用．
（2）先打開a（填“a”或“b”），關閉另一個活塞，每次用注射器抽取100mL室內(nèi)空氣，然后進行相反關開活塞的操作，再推動注射器，將氣體全部推入酸性高錳酸鉀溶液中，使其充分反應，如此反復多次直至溶液完全褪色．
【交流討論】
（1）某同學用該方法測量空氣中甲醛的含量時，所測得的數(shù)值比實際含量低，你認為其可能的原因是（假設溶液配制、量取過程均無錯誤）：
①注射器壓送氣體速度過快、裝置氣密性較差；
②導氣管伸入KMnO₄溶液中太淺、同一地點取樣次數(shù)太多．
（至少答出2種可能性）
（2）實驗結束后，該小組成員在相互交流的過程中認為：
①實驗裝置應加以改進．
有同學提議：可將插入KMnO₄溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（如圖2），有利于提高實驗的準確度，其理由是可增大氣體與溶液的接觸面積，使空氣中的HCHO被充分吸收．
②實驗原理可以改進．
實驗中直接抽取室內(nèi)空氣再壓送到洗氣瓶中至KMnO₄溶液剛好褪色，抽氣次數(shù)太多，太麻煩．有同學提議：通過測定洗氣瓶中KMnO₄的剩余量，可大大減少抽氣的次數(shù)，也可達到實驗目的，你認為是否可行：是．（填“是”或“否”）
（3）若該研究性學習小組的同學共抽氣250次并壓送到洗氣瓶中使KMnO₄溶液的紅色剛好褪去，則該居室內(nèi)空氣中甲醛的濃度為3.75×10^-3mg/L．

Answer 1

分析 [實驗步驟]
（2）打開a關閉b收集室內(nèi)空氣，然后關閉a打開b將橡皮囊中的氣體壓縮到酸性高錳酸鉀溶液中；
[交流討論]
（1）從實驗各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題分析；
（2）①根據(jù)反應物的接觸面積越大，反應越充分來回答；
②通過測定洗氣瓶中KMnO₄的剩余量，可以得到參加反應的高錳酸鉀的量，根據(jù)反應可以計算甲醛的量；
（3）根據(jù)恰好反應進行完，酸性KMnO₄溶液顏色褪去；根據(jù)化學方程式4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺=4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O求出HCHO的物質(zhì)的量，然后求出其體積，最后求出甲醛的濃度．

解答 解：【實驗步驟】打開a關閉b收集室內(nèi)空氣，然后關閉a打開b將橡皮囊中的氣體壓縮到酸性高錳酸鉀溶液中，故答案為：a；
【交流討論】
（1）從實驗各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題分析，如：未把橡皮囊中氣體完全壓出、壓送氣體速度過快、裝置氣密性較差、導氣管伸入KMnO₄溶液中太淺、同一地點取樣次數(shù)太多等，
故答案為：注射器壓送氣體速度過快、裝置氣密性較差；導氣管伸入KMnO₄溶液中太淺、同一地點取樣次數(shù)太多；
（2）①將插入KMnO₄溶液的管子下端改成具有多孔的球泡，反應物的接觸面積越大，反應越充分，則測量越準確，有利于提高實驗的準確度．
故答案為：可增大氣體與溶液的接觸面積，使空氣中的HCHO被充分吸收；
②通過測定洗氣瓶中KMnO₄的剩余量，可以得到參加反應的高錳酸鉀的量，根據(jù)反應可以計算甲醛的量，這樣可大大減少抽氣的次數(shù)，也可達到實驗目的，
故答案為：是；
（3）抽氣250次，則會抽到空氣體積是100mL×250=25000mL=25L，根據(jù)反應，設：抽得的氣體中含有甲醛的物質(zhì)的量是n，則     
                          4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺═4Mn²⁺+5CO₂+11H₂O，
                  4                     5
0.025L×1.00×10^-3mol•L^-1     n
解得n=$\frac{5×0.025L×1.00×1{0}^{-3}mol/L}{4}$=3.125×10^-6mol，
質(zhì)量是3.125×10^-6mol×30g/mol=9.375×10^-5g，
該居室內(nèi)空氣中甲醛的濃度為$\frac{9.375×1{0}^{-5}×1{0}^{3}mg}{25L}$=3.75×10^-3mg/L，該居室內(nèi)空氣中甲醛含量超過我國規(guī)定，
故答案為：3.75×10^-3．

點評 本題主要考查了甲醛的性質(zhì)、含量的測定原理等知識，題目難度較大，知識點較多．