Question

5．實驗室常利用甲醛法測定（NH₄）₂SO₄樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)，其反應(yīng)原理為：4NH₄⁺+6HCHO=3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺[滴定時，1mol （CH₂）₆N₄H⁺與l mol H⁺相當(dāng)]，然后用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)生成的酸，
某興趣小組用甲醛法進行了如下實驗：
步驟Ⅰ稱取1.500g樣品，加水溶解，配成250mL溶液．
步驟Ⅱ用酸式滴定管量取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中，加入10mL 20%的中性甲醛溶液，搖勻、靜置5min后，加入1～2滴酚酞試液．用0.1010mol•L^-1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點．按上述操作方法再重復(fù)2次．
（1）根據(jù)實驗步驟填空：
①步驟Ⅰ中用到的主要玻璃儀器有250mL容量瓶、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒；
②步驟Ⅱ中酸式滴定管用蒸餾水洗滌后，直接加入樣品溶液進行量取，則測得樣品中氮質(zhì)量分數(shù)偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”，下同）．錐形瓶用蒸餾水洗滌后，水未倒盡，則對滴定時用去NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積無影響．滴定時對NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，讀取初讀數(shù)時仰視，讀取終讀數(shù)時姿勢正確，則測得樣品中氮質(zhì)量分數(shù)偏低．
③滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應(yīng)觀察B
A．滴定管內(nèi)液面的變化
B．錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化
④滴定達到終點時，酚酞指示劑由無色變成淺紅色．
（2）滴定結(jié)果如表所示：

滴定次數(shù)	待測溶液體積/ml[	標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液體積讀數(shù)（ml）
		滴定前/ml	滴定后/ml
1	25.00	1.02	21.03
2	25.00	2.00	21.99
3	25.00	2.30	22.30

則消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積平均為20.00mL，該樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)為18.85%．

Answer 1

分析 （1）①配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的步驟為：計算、稱量、溶解、冷卻、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻等，據(jù)此判斷使用的儀器；
②根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析不當(dāng)操作對V（標(biāo)準(zhǔn)）的影響，以此判斷誤差；
③滴定時眼睛應(yīng)注意觀察溶液顏色變化，以確定終點；
④如溶液顏色發(fā)生變化，且30s內(nèi)不褪色；
（2）先根據(jù)數(shù)據(jù)的有效性，然后求出標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積的平均值，根據(jù)中和反應(yīng)實質(zhì)計算出溶液中H⁺的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式可知（CH₂）₆N₄H⁺的物質(zhì)的量，進而確定樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）①配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液250mL，稱量樣品通常使用托盤天平和藥匙，溶解時使用燒杯和玻璃棒，轉(zhuǎn)移溶液使用250mL容量瓶和玻璃棒，定容使用膠頭滴管，所以用到的主要玻璃儀器有：250 mL容量瓶、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒；
故答案為：250 mL容量瓶、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒；
②酸式滴定管用蒸餾水洗滌后，直接加入樣品溶液進行量取，溶液被稀釋，待測液的物質(zhì)的量偏小，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏小，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，測定c（待測）偏小，最終求出的NH₄⁺的物質(zhì)的量偏小，樣品中氮質(zhì)量分數(shù)偏��；
錐形瓶用蒸餾水洗滌后，水未倒盡，待測液的物質(zhì)的量不變，NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積無影響；
滴定時對NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，讀取初讀數(shù)時仰視，讀取終讀數(shù)時姿勢正確，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏小，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，測定c（待測）偏小，最終求出的NH₄⁺的物質(zhì)的量偏小，樣品中氮質(zhì)量分數(shù)偏小；
故答案為：偏低；無影響；偏低
③定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應(yīng)注意觀察顏色變化，確定滴定終點；
故答案為：B；
④待測液為酸性，酚酞應(yīng)為無色，當(dāng)溶液轉(zhuǎn)為堿性時，溶液顏色變?yōu)闇\紅色，所以滴定終點時，溶液從無色變?yōu)闇\紅色，30s內(nèi)不褪色；
故答案為：無；淺紅；
（2）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知，三次實驗中消耗氫氧化鈉溶液體積分別為：20.01ml、19.99ml、20.00ml，三次均有效，氫氧化鈉溶液的平均體積為20.00mL；
根據(jù)題意中性甲醛溶液一定是過量的，而且1.500g樣品經(jīng)溶解后，取了其中$\frac{1}{10}$進行滴定，即0.15g，溶液中含有H⁺（含（CH₂）₆N₄H⁺）共0.02L××0.1010mol/L=0.00202mol，
根據(jù)4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺，每生成4molH⁺（含（CH₂）₆N₄H⁺），會消耗NH₄⁺4mol，所以共消耗NH₄⁺0.00202mol，其中含氮元素0.00202mol×14g/mol=0.02828g，所以氮的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.02828}{0.15}$×100%=18.85%；
故答案為：20.00mL；18.85%．

點評 本題考查物質(zhì)的含量的測定，側(cè)重于中和滴定的考查，注重于學(xué)生實驗?zāi)芰�和分析能力和計算能力的綜合考查，題目難度不大．