Question

我國(guó)規(guī)定：室內(nèi)甲醛含量不得超過(guò)0.08mg?m^-3．某研究性學(xué)習(xí)小組欲利用酸性KMnO₄溶液測(cè)定空氣中甲醛（HCHO）的含量．
【查閱資料】KMnO₄（H⁺）溶液為強(qiáng)氧化劑，可氧化甲醛和草酸．
4MnO₄^-+5HCHO+H⁺═4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O；      2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
【實(shí)驗(yàn)一】按如圖所示裝置進(jìn)行采樣

（1）由圖可知甲醛的物理性質(zhì)為

 

．
（2）空氣中甲醛采樣吸收裝置中用到的玻璃儀器為：玻璃導(dǎo)管、

 

．
（3）為了使通過(guò)吸收裝置的甲醛盡可能被吸收液吸收，可采取的措施是：

 

（只寫(xiě)出一種即可）
設(shè)置空氣采集器為恒定流量0.5L/min，采集20min．
【實(shí)驗(yàn)二】
量取10.00mL的甲醛吸收液轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，量取12.00mL1.00×10^-3mol?L^-1KMnO₄溶液于錐形瓶中，并滴入幾滴稀H₂SO₄備用．
（4）用1.00×10^-3mol?L^-1標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)

 

時(shí)，達(dá)到滴定終點(diǎn)．
（5）記錄滴定所消耗的草酸溶液的體積，重復(fù)實(shí)驗(yàn)2次，消耗草酸溶液體積分別為10.90mL、10.02mL、9.98mL．計(jì)算該居室內(nèi)空氣中甲醛的濃度為

 

 mg?m^-3．
（6）若滴定過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)滴定管下端開(kāi)始有氣泡，滴定后氣泡消失，則測(cè)定結(jié)果將

 

（填“偏大”、“無(wú)影響”、“偏小”）．
【實(shí)驗(yàn)三】
環(huán)境監(jiān)測(cè)站工作人員采樣后，將5.00mL的甲醛吸收液注入比色瓶中，再向比色瓶中注入顯色
試劑0.5mL，蓋緊瓶塞，搖勻，靜置顯色．當(dāng)室內(nèi)環(huán)境溫度不同時(shí)，記錄顯色時(shí)間見(jiàn)下表．

環(huán)境溫度/°C	5	10	15	20	25	30	35
顯色時(shí)間/min	45	30	15	13	10	7	5

（7）由該表可以得出的結(jié)論是

 

．
（8）請(qǐng)用化學(xué)反應(yīng)原理解釋

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）裝置圖表示，甲醛為氣體，易溶于水；
（2）空氣中甲醛采樣吸收裝置中用到的玻璃儀器為廣口瓶；
（3）為了使通過(guò)吸收裝置的甲醛盡可能被吸收液吸收，可以增大吸收面積，減慢采集速率；
（4）量取10.00mL的甲醛吸收液轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，量取12.00mL1.00×10^-3mol?L^-1KMnO₄溶液于錐形瓶中，并滴入幾滴稀H₂SO₄，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，過(guò)量的高錳酸鉀溶液用1.00×10^-3mol?L^-1標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液進(jìn)行滴定，滴入最后一滴溶液紫紅色變化為無(wú)色且半分鐘內(nèi)不發(fā)生變化；
（5）依據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系分析計(jì)算，測(cè)定過(guò)程中草酸體積10.90mL誤差較大舍去，利用兩次的平均值計(jì)算消耗的體積，計(jì)算得到消耗高錳酸鉀物質(zhì)的量，高錳酸鉀總物質(zhì)的量-草酸消耗物質(zhì)的量=與甲醛反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量，計(jì)算甲醛濃度；
（6）滴定管下端開(kāi)始有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取草酸溶液體積增大，消耗高錳酸鉀量增大，與甲醛反應(yīng)的高錳酸鉀減��；
（7）分析圖表數(shù)據(jù)隨溫度升高，顯色時(shí)間縮短，是因?yàn)樯郎胤磻?yīng)速率增大；
（8）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素分析判斷；

解答： 解：（1）裝置圖表示，常溫下甲醛為氣體，可以溶于水，故答案為：常溫下是氣體，可溶于水；
（2）空氣中甲醛采樣吸收裝置中用到的玻璃儀器，應(yīng)是氣體通過(guò)能溶解甲醛屬于洗氣瓶裝置，導(dǎo)氣管長(zhǎng)進(jìn)短出，選擇為廣口瓶，需要玻璃儀器為玻璃導(dǎo)管、廣口瓶；
故答案為：廣口瓶；
（3）為了使通過(guò)吸收裝置的甲醛盡可能被吸收液吸收，可以增大吸收面積，減慢采集速率，為了使通過(guò)吸收裝置的甲醛盡可能被吸收液吸收，可采取的措施是，在洗氣瓶長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管的下端接一個(gè)玻璃球泡；減慢空氣采集器的流速；
故答案為：在洗氣瓶長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管的下端接一個(gè)玻璃球泡；減慢空氣采集器的流速；
（4）量取10.00mL的甲醛吸收液轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，量取12.00mL1.00×10^-3mol?L^-1KMnO₄溶液于錐形瓶中，并滴入幾滴稀H₂SO₄，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，過(guò)量的高錳酸鉀溶液用1.00×10^-3mol?L^-1標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液進(jìn)行滴定，滴入最后一滴溶液紫紅色變化為無(wú)色且半分鐘內(nèi)不發(fā)生變化，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；
故答案為：滴加最后一滴草酸溶液時(shí)，溶液恰好由紫紅色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
（5）依據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系分析計(jì)算，測(cè)定過(guò)程中草酸體積10.90mL誤差較大舍去，利用兩次的平均值計(jì)算消耗的體積=

10.02ml+9.98ml

2

=10ml，
 2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2          5
n          0.010L×1.00×10^-3mol?L^-1
n=4×10^-6mol
與甲醛反應(yīng)的高錳酸鉀物質(zhì)的量=0.012L×1.00×10^-3mol?L^-1-4×10^-6mol=8×10^-6mol
   4MnO₄^-+5HCHO+H⁺═4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
     4       5
8×10^-6mol   n（HCHO）
n（HCHO）=1×10^-5mol，甲醛摩爾質(zhì)量為30g/mol
計(jì)算得到甲醛濃度=300mg?m^-3；
故答案為：300；
（6）滴定管下端開(kāi)始有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取草酸溶液體積增大，消耗高錳酸鉀量增大，與甲醛反應(yīng)的高錳酸鉀減小，測(cè)定結(jié)果偏低；
故答案為：偏��；
（7）分析圖表數(shù)據(jù)隨溫度升高，顯色時(shí)間縮短，是因?yàn)樯郎胤磻?yīng)速率增大；
故答案為：溫度越高，顯色時(shí)間越短，化學(xué)反應(yīng)速率越快；
（8）依據(jù)影響化學(xué)法因數(shù)控的因素分析可知，升高溫度，能提高化學(xué)反應(yīng)速率；
故答案為：升高溫度，能提高化學(xué)反應(yīng)速率．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)探究方法和實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，主要是實(shí)驗(yàn)基本操作和定量關(guān)系的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．