Question

8．我國規(guī)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(cè)定居室中的甲醛氣體含量．測(cè)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(yī)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(dāng)高錳酸鉀溶液正好褪色時(shí)，停止注入．
（1）請(qǐng)寫出甲醛的化學(xué)式：CH₂O．
（2）向酸性KMnO₄溶液注氣時(shí)，兩個(gè)止水夾的狀態(tài)應(yīng)是a關(guān)b開（選填“a開b關(guān)”、“a關(guān)b開”或“都打開”），如果注氣過快，可能會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏小．（填“大”或“小”）
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)若當(dāng)?shù)?00次將注射器中空氣全部緩慢注入酸性高錳酸鉀溶液中時(shí)，酸性高錳酸鉀溶液正好褪色．請(qǐng)根據(jù)化學(xué)方程式通過計(jì)算說明該居室空氣中甲醛含量是否超標(biāo)（空氣中其他成分不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)4KMnO₄+5X+6H₂SO₄=2K₂SO₄+4MnSO₄+5CO₂↑+11H₂O，利用質(zhì)量守恒定律來推出X的化學(xué)式；
（2）根據(jù)裝置的特點(diǎn)選擇狀態(tài)及推斷測(cè)量結(jié)果；
（3）根據(jù)高錳酸鉀的質(zhì)量計(jì)算甲醛的質(zhì)量，然后計(jì)算空氣中甲醛的含量和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較得出結(jié)論．

解答 解：（1）化學(xué)反應(yīng)4KMnO₄+5X+6H₂SO₄=2K₂SO₄+4MnSO₄+5CO₂↑+11H₂O，遵循質(zhì)量守恒定律，則反應(yīng)前后的元素相同，原子個(gè)數(shù)相等，K、Mn、S元素的原子個(gè)數(shù)前后相等，
反應(yīng)前現(xiàn)有40個(gè)O原子，而反應(yīng)后共45個(gè)O原子，則X中共5個(gè)O原子，
反應(yīng)前現(xiàn)有12個(gè)H原子，而反應(yīng)后共有22個(gè)H原子，則X中共有10個(gè)H原子，
反應(yīng)前沒有C原子，而反應(yīng)后共有5個(gè)C原子，則X中共有5個(gè)C原子，
又X的化學(xué)計(jì)量數(shù)為5，則X的化學(xué)式為CH₂O．
故答案為：CH₂O
（2）向酸性KMnO₄溶液注氣時(shí)，兩個(gè)止水夾的狀態(tài)應(yīng)a關(guān)b開；如果注氣過快，可能有些氣體來不及被吸收，會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏��；
故答案為：a關(guān)b開；小
（3）解：設(shè)甲醛的質(zhì)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?yàn)槊看斡米⑸淦鞒槿?000mL室內(nèi)空氣，第200次恰好反應(yīng)，則通入的空氣體積為：1000ml×200=200000mL=0.2m³，所以該居室內(nèi)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(biāo)．
故答案為：甲醛不超標(biāo)

點(diǎn)評(píng) 本題是有關(guān)室內(nèi)甲醛含量的測(cè)定的探究，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多：質(zhì)量守恒定律的運(yùn)用、根據(jù)化學(xué)式的計(jì)算、根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算等，綜合性較強(qiáng)，難度較大．