Question

8．我國規定居室中裝修材料釋放出的甲醛氣體含量不得超過0.08mg/m³．某研究小組通過查閱資料，擬采用“酸性高錳酸鉀溶液褪色法”來測定居室中的甲醛氣體含量．測定原理是：5X+4KMnO₄+6H₂SO₄═2K₂SO₄+4MnSO₄+5CO₂↑+11H₂O（X代表甲醛）．操作過程為：用容積為1000mL的醫用注射器抽取空氣，緩慢注入酸性高錳酸鉀溶液中（裝置如下，a、b為止水夾），多次注氣后當高錳酸鉀溶液正好褪色時，停止注入．
（1）請寫出甲醛的化學式：CH₂O．
（2）向酸性KMnO₄溶液注氣時，兩個止水夾的狀態應是a關b開（選填“a開b關”、“a關b開”或“都打開”），如果注氣過快，可能會使測定結果偏小．（填“大”或“小”）
（3）實驗時若當第200次將注射器中空氣全部緩慢注入酸性高錳酸鉀溶液中時，酸性高錳酸鉀溶液正好褪色．請根據化學方程式通過計算說明該居室空氣中甲醛含量是否超標（空氣中其他成分不與酸性高錳酸鉀溶液反應）．

Answer 1

分析 （1）根據化學反應4KMnO₄+5X+6H₂SO₄=2K₂SO₄+4MnSO₄+5CO₂↑+11H₂O，利用質量守恒定律來推出X的化學式；
（2）根據裝置的特點選擇狀態及推斷測量結果；
（3）根據高錳酸鉀的質量計算甲醛的質量，然后計算空氣中甲醛的含量和標準進行比較得出結論．

解答 解：（1）化學反應4KMnO₄+5X+6H₂SO₄=2K₂SO₄+4MnSO₄+5CO₂↑+11H₂O，遵循質量守恒定律，則反應前后的元素相同，原子個數相等，K、Mn、S元素的原子個數前后相等，
反應前現有40個O原子，而反應后共45個O原子，則X中共5個O原子，
反應前現有12個H原子，而反應后共有22個H原子，則X中共有10個H原子，
反應前沒有C原子，而反應后共有5個C原子，則X中共有5個C原子，
又X的化學計量數為5，則X的化學式為CH₂O．
故答案為：CH₂O
（2）向酸性KMnO₄溶液注氣時，兩個止水夾的狀態應a關b開；如果注氣過快，可能有些氣體來不及被吸收，會使測定結果偏小；
故答案為：a關b開；小
（3）解：設甲醛的質量為x
4KMnO₄ +5CH₂O+6H₂SO₄ =4MnSO₄+2K₂SO₄+5CO₂↑+11H₂O
632          150  
7.9g×0.001%  x
$\frac{632}{7.9g×0.001%}$=$\frac{150}{x}$
x=4.0×10^-6g=0.0004mg
因為每次用注射器抽取1000mL室內空氣，第200次恰好反應，則通入的空氣體積為：1000ml×200=200000mL=0.2m³，所以該居室內空氣中甲醛的含量
$\frac{0.0004g}{{0.2m}^{3}}$=0.02mg/m^3_＜0.08mg/m³，故甲醛不超標．
故答案為：甲醛不超標

點評 本題是有關室內甲醛含量的測定的探究，涉及的知識點較多：質量守恒定律的運用、根據化學式的計算、根據化學方程式的計算等，綜合性較強，難度較大．