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(8分)(2011·西宁模拟)甲醛是世界卫生组织(WHO)确认的致癌物质和致畸物质之一。我国规定:室内甲醛含量不得超过0.08mg·m3。某研究性学习小组打算利用酸性KMnO4溶液测定新装修房屋内的空气中甲醛的含量,请你参与并协助他们完成相关的学习任务。

测定原理:

酸性KMnO4为强氧化剂,可氧化甲醛和草酸,其反应方程式如下所示:

4MnO4+5HCHO+12H===4Mn2+5CO2↑+11H2O

2MnO4+5H2C2O4+6H===2Mn2+10CO2↑+8H2O

测定装置:

部分装置如下图所示:

测定步骤:

(1)用______________量取5.00mL 1.00×103mol·L1KMnO4溶液,注入洗气瓶中,并滴入几滴稀H2SO4,加水20mL稀释,备用。

(2)将1.00×103 mol·L1的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用。

(3)打开a,关闭b,用注射器抽取100mL新装修房屋内的空气。关闭________,打开________(填“a”或“b”),再推动注射器,将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中,使其充分反应。再重复4次。

(4)将洗气瓶中的溶液转移到锥形瓶中(包括洗涤液),再用草酸标准溶液进行滴定,记录滴定所消耗的草酸标准溶液的体积。

(5)再重复实验2次(每次所取的高锰酸钾溶液的体积均为5.00mL)。3次实验所消耗的草酸标准溶液的体积平均值为12.38 mL。

交流讨论:

(1)计算该新装修房屋内的空气中甲醛的浓度为________mg·m3,该新装修房屋内的甲醛________(填“是”或“否”)超标;

(2)某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时,所测得的数值比实际含量低,请你对其可能的原因(假设称量或量取、溶液配制及滴定实验均无错误)提出合理假设:______________、______________(至少答出两种可能性);

(3)实验结束后,该小组成员在相互交流的过程中一致认为:

①实验原理可以简化

实验中可不用草酸标准溶液滴定,可多次直接抽取新装修房屋内的空气,再推送到洗气瓶中,直至_________________________________________________________;

②实验装置应加以改进

可将插入酸性KMnO4溶液中的导管下端改成具有多孔的球泡(如图所示),有利于提高实验的准确度,其理由是___________________________________________________。

 

答案

测定步骤:(1)酸式滴定管'(3)a'b

交流讨论:(1)3.6'是

(2)注射器推送气体速度过快'装置气密性较差'同一地点取样次数太多等(任选其中两个作答或其他合理答案均可)

(3)①酸性KMnO4溶液刚好褪色'②可增大气体与溶液的接触面积,使空气中的甲醛被充分吸收

解析:本题考查了氧化还原滴定的计算,核心内容是得失电子守恒。实验的基本原理:先用过量的酸性高锰酸钾将甲醛氧化成CO2,然后用草酸还原剩余的酸性高锰酸钾。根据题目信息可知实验总共消耗含甲醛的空气体积为5×100 mL=0.5 L=0.0005 m3

设0.5 L空气中甲醛的物质的量为x,则:

4x/5+0.01238 L×1.00×103 mol·L1×2/5=5.00×103 L×1.00×103 mol·L1

解得x=6.0×108mol

甲醛的质量:6.0×108mol×30000mg·mol1=1.8×103 mg

甲醛的浓度:1.8×103 mg÷0.0005 m3=3.6 mg·m3。故新装修房屋内的甲醛超标。

 

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