Question

甲醛是世界衛(wèi)生組織（WHO）確認(rèn)的致癌物和致畸物質(zhì)之一．我國(guó)規(guī)定：室內(nèi)甲醛（HCHO）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)定空氣中甲醛的含量，請(qǐng)你參與并協(xié)助他們完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)．
【測(cè)定原理】KMnO₄（ H⁺）溶液為強(qiáng)氧化劑，可氧化甲醛．離子方程式是：4MnO₄^-+5HCHO+H⁺=4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
【測(cè)定裝置】部分裝置如圖所示：

【測(cè)定步驟】
（1）配制1.000×10^-4mol/L的KMnO₄溶液：第一步：用分析天平稱(chēng)取KMnO₄固體1.5800g，配成0.01mol/LKMnO₄溶液，除了天平、藥匙外，需要的玻璃儀器是：

 

、

 

、

 

、

 

．
第二步：用移液管量取上述已配制的溶液

 

mL，再用上述用到的儀器配制1.000×10^-4mol/L的KMnO₄溶液．
（2）測(cè)定濃度
①用移液管量取8.00mL 1.000×10^-4mol?L^-1 KMnO₄溶液于洗氣瓶中，并滴入幾滴稀H₂SO₄，加水20mL稀釋備用．
②打開(kāi)

 

，關(guān)閉

 

（填“a”或“b”），用注射器抽取100mL新裝修的房屋室內(nèi)空氣．關(guān)閉

 

，打開(kāi)

 

（填“a”或“b”），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)．重復(fù)②的操作重復(fù)到第5次注射器推至一半時(shí)KMnO₄溶液剛好褪色（MnO₄^-→Mn²⁺）．
【交流討論】
（1）計(jì)算該居室內(nèi)空氣中甲醛的濃度

 

mg?m^-3（1m³=10³L，1g=10³mg），該居室的甲醛

 

（填是或否）超標(biāo)．
（2）某同學(xué)用該方法測(cè)量空氣中甲醛的含量時(shí)，所測(cè)得的數(shù)值比實(shí)際含量低，探究其可能的原因（假設(shè)溶液配制、稱(chēng)量或量取實(shí)驗(yàn)均無(wú)錯(cuò)誤），分析認(rèn)為，可能的原因是注射器壓送氣體速度過(guò)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．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該小組成員在相互交流的過(guò)程中一致認(rèn)為：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（右圖），有利于提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，其理由是

 

．

Answer 1

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

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應(yīng)所需儀器，實(shí)驗(yàn)具體操作步驟有：計(jì)算、稱(chēng)量、溶解、冷卻、移液、洗滌移液、定容、搖勻等；
根據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)物質(zhì)的量不變，即C（濃）×V（濃）=C（稀）×V（�。┯�(jì)算；
（2）先打開(kāi)a、關(guān)閉b，用注射器提取室內(nèi)空氣，然后關(guān)閉a、打開(kāi)b，將注射器中的氣體壓縮到酸性高錳酸鉀溶液中；
【交流討論】
（1）先計(jì)算出總的高錳酸鉀的物質(zhì)的量，然后利用滴定數(shù)據(jù)計(jì)算出草酸消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量，再計(jì)算出甲醛消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，最后計(jì)算出1m³空氣中含有的甲醛的質(zhì)量，根據(jù)居室中甲醛含量標(biāo)準(zhǔn)，判斷出空氣質(zhì)量情況；
（3）增大空氣與高錳酸鉀溶液的接觸面積可以使反應(yīng)充分進(jìn)行．

解答： 解：（1）一定規(guī)格的容量瓶只能配制相應(yīng)體積的溶液，容量瓶應(yīng)選擇1000ml規(guī)格；
溶液配制步驟為：一般用天平稱(chēng)量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解（可用量筒量取水），用玻璃棒攪拌，冷卻后轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗滌并將洗滌液移入容量瓶中，當(dāng)加水至液面距離刻度線(xiàn)1～2cm時(shí)，改用膠頭滴管滴加至溶液凹面與刻度線(xiàn)水平相切，蓋好瓶塞，搖勻，
所以需要的儀器為：托盤(pán)天平、藥匙、燒杯、筒量（可用、也可不用）、玻璃棒、1000ml容量瓶、膠頭滴管，
故上述儀器配制溶液時(shí)還需要的玻璃儀器是：1000mL容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管，
根據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)物質(zhì)的量不變，即1.000×10^-4mol/L×1L=0.01mol/L×V，V=0.01L=100mL，
故答案為：1000mL容量瓶；燒杯；玻璃棒；膠頭滴管；100；
（2）②先打開(kāi)a、關(guān)閉b，用注射器提取室內(nèi)空氣，然后關(guān)閉a、打開(kāi)b，將注射器中的氣體壓縮到酸性高錳酸鉀溶液中；
故答案為：a；b；a；b；
交流討論：
（1）n（KMnO₄）=1.5800g÷158g/mol=0.01mol，V（KMnO₄）=0.01mol÷0.01mol/L=1.000L
根據(jù)C（濃）×V（濃）=C（�。�×V（�。�
V（濃）=1.000×10^-4mol?L^-1×1L÷0.01mol/L=0.01000L=10mL
n（MnO₄^-）=8.00mL 1.000×10^-4mol?L^-1×10^-3L/mL=8×10^-7mol
4MnO₄^-+5HCHO+H⁺=4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
n（HCHO）=1.25×n（MnO₄^-）=8×10^-7mol×1.25=1×10^-6mol
m（HCHO）=1×10^-6mol×30g/mol=3×10^-5g=0.03mg
V（空氣）=450mL=4.5×10^-4m³ 甲醛濃度為0.03mg÷4.5×10^-4m³=66.7mg/m³＞0.08mg?m^-3．
故答案為：66.7；是；
（3）增大空氣與高錳酸鉀溶液的接觸面積可以使反應(yīng)充分進(jìn)行，有利于提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，故答案為：增大空氣與高錳酸鉀溶液的接觸面積．

點(diǎn)評(píng)：本題以空氣中甲醛含量測(cè)定為載體，考查儀器的選擇、對(duì)操作的理解分析與評(píng)價(jià)、對(duì)裝置的評(píng)價(jià)、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、化學(xué)計(jì)算等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與運(yùn)用知識(shí)分析、解決問(wèn)題的能力，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的考查，兼顧基礎(chǔ)知識(shí)，難度中等．