Question

9．甲醛是世界衛(wèi)生組織確認(rèn)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(xué)習(xí)小組利用酸性KMnO₄溶液測定居室內(nèi)空氣中甲醛的含量．
【實(shí)驗(yàn)原理】
KMnO₄ （ H⁺）溶液為強(qiáng)氧化劑，可氧化甲醛，反應(yīng)方程式為：
4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺=4Mn²⁺+5CO₂+11H₂O
【實(shí)驗(yàn)裝置】如圖1

【實(shí)驗(yàn)步驟】
（1）先準(zhǔn)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(guān)閉另一個(gè)活塞，每次用注射器抽取100mL室內(nèi)空氣，然后進(jìn)行相反關(guān)開活塞的操作，再推動(dòng)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(yīng)，如此反復(fù)多次直至溶液完全褪色．
【交流討論】
（1）某同學(xué)用該方法測量空氣中甲醛的含量時(shí)，所測得的數(shù)值比實(shí)際含量低，你認(rèn)為其可能的原因是（假設(shè)溶液配制、量取過程均無錯(cuò)誤）：
①注射器壓送氣體速度過快、裝置氣密性較差；
②導(dǎo)氣管伸入KMnO₄溶液中太淺、同一地點(diǎn)取樣次數(shù)太多．
（至少答出2種可能性）
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該小組成員在相互交流的過程中認(rèn)為：
①實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)加以改進(jìn)．
有同學(xué)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(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)原理可以改進(jìn)．
實(shí)驗(yàn)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(xué)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(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你認(rèn)為是否可行：是．（填“是”或“否”）
（3）若該研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)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(shí)驗(yàn)步驟]
（2）打開a關(guān)閉b收集室內(nèi)空氣，然后關(guān)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(shí)驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題分析；
（2）①根據(jù)反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)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(yīng)的高錳酸鉀的量，根據(jù)反應(yīng)可以計(jì)算甲醛的量；
（3）根據(jù)恰好反應(yīng)進(jìn)行完，酸性KMnO₄溶液顏色褪去；根據(jù)化學(xué)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(shí)驗(yàn)步驟】打開a關(guān)閉b收集室內(nèi)空氣，然后關(guān)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(shí)驗(yàn)各個(gè)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(dǎo)氣管伸入KMnO₄溶液中太淺、同一地點(diǎn)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(dǎo)氣管伸入KMnO₄溶液中太淺、同一地點(diǎn)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(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)越充分，則測量越準(zhǔn)確，有利于提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)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(yīng)的高錳酸鉀的量，根據(jù)反應(yīng)可以計(jì)算甲醛的量，這樣可大大減少抽氣的次數(shù)，也可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />故答案為：是；
（3）抽氣250次，則會(huì)抽到空氣體積是100mL×250=25000mL=25L，根據(jù)反應(yīng)，設(shè)：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(diǎn)評(píng) 本題主要考查了甲醛的性質(zhì)、含量的測定原理等知識(shí)，題目難度較大，知識(shí)點(diǎn)較多．