Question

18．已知常溫下甲醛（HCHO）是一種無色、有刺激性氣味的氣體，易溶于水，是世界衛生組織（WHO）確認的致癌物和致畸物質之一．我國規定：居室中甲醛含量不得超過0.08mg/m³．可利用酸性高錳酸鉀溶液測定甲醛含量．
測定原理：KMnO₄（H⁺）溶液為強氧化劑，可氧化甲醛和草酸．
有關離子方程式為：
4MnO₄^-+5HCHO+12H+═4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
4MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H+═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
測定裝置：部分裝置如圖所示（a、b為止水夾）．
測定步驟：
①收集待檢新裝修的房屋居室空氣5L．
②準確量取5.00mL 1.00×10^-3 mol/L的高錳酸鉀溶液于250mL錐形瓶中，滴入3滴6mol/L的H₂SO₄溶液，加水45mL稀釋，備用．
③將1.00×10^-3 mol/L的草酸標準溶液置于酸式滴定管中備用．
④打開a，關閉b，用注射器抽取100mL新裝修的房屋的室內空氣．
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．
⑤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的體積．
⑥再重復實驗2次（每次所取的高錳酸鉀溶液均為5.00mL）．3次實驗所消耗草酸溶液的體積平均值為12.38mL．
回答以下問題：
（1）甲醛的結構式是．
（2）使用酸式滴定管量取5.00mL高錳酸鉀溶液．
（3）如果注射器壓送氣體速度過快，會使結果偏高還是偏低？
（4）本實驗是否需要外加指示劑？若需要請指出指示劑的名稱，若不需要，試說明如何確定滴定的終點．
（5）計算該居室內空氣中甲醛的濃度3.6mg/m³，該居室的甲醛是超標（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）甲醛分子中兩個碳氫鍵，一個碳氧雙鍵，據此書寫結構式；
（2）高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能夠氧化橡膠管；
（3）注射器壓送氣體速度過快，空氣中甲醛沒有完全被吸收；
（4）由于高錳酸鉀溶液是紫紅色溶液，不需要使用其他指示劑；當反應完畢，溶液中高錳酸鉀溶液的紫紅色會消失；
（5）先計算出總的高錳酸鉀的物質的量，然后利用滴定數據計算出草酸消耗的高錳酸鉀的物質的量，再計算出甲醛消耗高錳酸鉀的物質的量，最后計算出1m³空氣中含有的甲醛的質量，根據居室中甲醛含量標準，判斷出空氣質量情況．

解答 解：（1）甲醛分子中兩個碳氫鍵，一個碳氧雙鍵，結構式為，
故答案為：；
（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）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，
答：甲醛來不及被吸收，影響測定結果；使結果偏低；
（4）高錳酸鉀溶液是紫紅色的溶液，所以不需要添加指示劑；反應結束時，溶液的紫紅色會褪去，所以滴定終點判斷方法為：最后一滴草酸標準溶液滴下，溶液紫紅色褪去且半分鐘內不恢復，即為滴定終點，
答：不需要；以高錳酸鉀為指示劑，最后一滴草酸標準溶液滴下，溶液紫紅色褪去且半分鐘內不恢復，即為滴定終點；
（5）5.00mL 1.00×10^-3mol/L的高錳酸鉀溶液中含有的高錳酸鉀的物質的量為：0.005L×1.00×10^-3mol/L=5×10^-6mol，
高錳酸鉀消耗的草酸物質的量為：1.00×10^-3mol/L×0.01238L=1.238×10^-5mol，根據反應2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
草酸消耗的高錳酸鉀的物質的量為：$\frac{2}{5}$×1.238×10^-5mol=4.952×10^-6mol，
甲醛中的高錳酸鉀的物質的量為：5×10^-6mol-4.952×10^-6mol=4.8×10^-8mol，根據反應4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺→4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O，
500mL空氣中含有的甲醛物質的量為：$\frac{5}{4}$×4.8×10^-8mol=6×10^-8mol，
1m³空氣中含有的甲醛物質的量為：6×10^-8mol×$\frac{106ml}{500ml}$=1.2×10^-4mol，甲醛的質量為：1.2×10^-4mol×30g/mol=3.6mg＜0.08mg，所以該空氣合格，
故答案為：3.6；是．

點評 本題考查了空氣中甲醛含量測定，根據反應的化學方程式，計算室內空氣中甲醛含量，并與標準進行對照，判斷室內甲醛是否超過標準，本題難度中等．