Question

【題目】常溫下甲醛是一種無色、有特殊刺激性氣味的氣體，易溶于水，是世界衛生組織(WHO)確定的致癌物和致畸形物之一。我國規定：居室空氣中甲醛的最高容許濃度為0.08mg/m3。某研究性學習小組設計用如下方法測定某居室空氣中甲醛的含量（假設空氣中無其他還原性氣體）：

（1）測定原理：KMnO4(H+)溶液為強氧化劑，可氧化甲醛和草酸，反應的離子方程式為：

4MnO4-+ 5HCHO + 12H+ == 4Mn2+ + 5CO2↑+ 11H2O

2MnO4-+ 5H2C2O4 + 6H+ == 2Mn2++10CO2↑+ 8H2O

（2）測定裝置：部分裝置如圖所示（a、b為止水夾）

（3）實驗步驟：

① 檢查裝置氣密性（氣密性良好）。

② 用___________（填儀器名稱）準確移取20.00 mL 2.00×10－3mol·L—1的高錳酸鉀溶液（過量）于廣口瓶中并滴入3滴6mol·L-1的H2SO4溶液備用。

③ 將2.00×10-3mol·L-1的草酸標準溶液置于_____________（填儀器名稱）中備用。

④ 打開a，關閉b，用注射器抽取100mL新裝修的室內空氣。關閉a，打開b，再緩緩推動注射器，將氣體全部推入酸性高錳酸鉀溶液中，使其充分反應。再如此重復4次（共5次）。如果壓送氣體時速度過快，可能會產生什么不利后果？___________。

⑤ 將廣口瓶中的溶液轉入錐形瓶中（潤洗廣口瓶2～3次，并將洗滌液全部轉入錐形瓶）。如果沒有潤洗，所測甲醛的含量將_________（填“偏高”、“偏低”、“無影響”）；

⑥ 用標準草酸溶液滴定錐形瓶中的溶液；記錄滴定所消耗的草酸溶液體積。本實驗是否需要指示劑？_________（填“是或否”），滴定終點時的實驗現象為____________________。

⑦ 再重復實驗2次。

（4）數據處理：分別于裝修完工后的第1天、第7天、第30天(室內始終保持通風換氣狀況)對室內空氣進行取樣，通過實驗測得以下三組數據（每次實驗所取的KMnO4溶液均為 20.00mL）：

裝修后 第n天	草酸溶液（mL）				甲醛的濃度 mg/m3
	1	2	3	平均值
1	15.86	15.72	15.67	15.75
7	26.17	26.36	26.38	26.27
30	49.05	48.98	49.02	48.95

設 KMnO4溶液的物質的量濃度為c1，KMnO4溶液的體積為v1(mL)，草酸溶液的物質的量濃度為c2，草酸溶液的平均體積為v2(mL)則：計算室內空氣中甲醛濃度（mg/m3）的代數式為__________（用c1、c2 、v1、v2表示），利用表中數據計算第30天室內空氣中甲醛濃度為_______mg/m3。

Answer 1

【答案】酸式滴定管 酸式滴定管 甲醛吸收不充分，影響測定結果 偏高 否 加入最后一滴草酸溶液時溶液褪色且半分鐘內不重新變紅 (75clvl-30c2v2)×103 63

【解析】

（3）②由于高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能夠氧化橡膠管。

③草酸是酸應儲存在酸式滴定管中備用。

④如果注射器壓送氣體速度過快，空氣中的甲醛沒有完全被高錳酸鉀溶液吸收。

⑤不潤洗高錳酸鉀溶液損失，消耗草酸減小，甲醛消耗高錳酸鉀增多。

⑥高錳酸鉀溶液是紫紅色，恰好反應后紫紅色褪去說明反應達到終點。

（4）根據反應4MnO4-+ 5HCHO + 12H+ == 4Mn2+ + 5CO2↑+ 11H2O，2MnO4-+ 5H2C2O4 + 6H+ == 2Mn2++10CO2↑+ 8H2O計算。

（3）②由于高錳酸鉀溶液具有強氧化性，不能使用堿式滴定管，應該選用酸式滴定管盛裝，故答案為：酸式滴定管。

③草酸是酸應儲存在酸式滴定管中備用，故答案為：酸式滴定管。

④如果注射器壓送氣體速度過快，空氣中的甲醛沒有完全被高錳酸鉀溶液吸收，導致測定結果偏低，故答案為：甲醛吸收不充分，影響測定結果。

⑤不潤洗高錳酸鉀溶液損失，消耗草酸減小，甲醛消耗高錳酸鉀增多，故答案為：偏高。

⑥高錳酸鉀溶液是紫紅色，恰好反應后紫紅色褪去說明反應達到終點，不需要用指示劑；以高錳酸鉀為指示劑，加入最后一滴草酸溶液時溶液褪色且半分鐘內不重新變紅，故答案為：否；加入最后一滴草酸溶液時溶液褪色且半分鐘內不重新變紅。

（4）設 KMnO4溶液的物質的量濃度為c1，KMnO4溶液的體積為v1(mL)，草酸溶液的物質的量濃度為c2，草酸溶液的平均體積為v2(mL)，則

2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ == 2Mn2++10CO2↑+ 8H2O

2 5

0.4 c2v2×10-3 c2v2×10-3

與甲醛反應的高錳酸鉀的物質的量=（c1v1×10-3-0.4 c2v2×10-3）mol，

4MnO4- + 5HCHO + 12H+ == 4Mn2+ + 5CO2↑+ 11H2O

4 5

（c1v1×10-3-0.4 c2v2×10-3）mol，1.25（c1v1×10-3-0.4 c2v2×10-3）mol

五次測定，空氣體積為500mL，計算室內空氣中甲醛濃度（mg/m3）的代數式=[1.25（c1v1×10-3-0.4 c2v2×10-3）×30/0.5]g/L=(75clvl-30c2v2)×103 mg/m3；準確移取20.00 mL 2.00×10－3mol·L—1的高錳酸鉀溶液，將2.00×10-3mol·L-1的草酸標準溶液，實驗平均消耗草酸48.95mL，代入上述計算式得到甲醛=(75clvl-30c2v2)×103=（75×2.00×10－3×20-30×2.00×10-3×48.95）×103 mg/m3=63 mg/m3，故答案為：(75clvl-30c2v2)×103；63。