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)甲醛含量不得超過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，可氧化甲醛和草酸．
4MnO₄^-+5HCHO+H⁺=4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
【測(cè)定裝置】部分裝置如圖1所示

[測(cè)定步驟]
①用

酸式滴定管

量取5.00mL1.00×10^-3mol?L^-1KMnO₄溶液于洗氣瓶中，并滴入幾滴稀H₂SO₄酸化．
②將1.00×10^-3 mol?L^-1的草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液置于酸式滴定管中備用．
③打開

a

，關(guān)閉

b

（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

a

，打開

b

（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)．再重復(fù)③操作4次．
④將洗氣瓶中溶液轉(zhuǎn)移到錐形瓶中（包括洗滌液），再用標(biāo)準(zhǔn)草酸溶液進(jìn)行滴定，記錄滴定所消耗的草酸溶液的體積．
⑤再重復(fù)實(shí)驗(yàn)2次，實(shí)驗(yàn)所消耗草酸溶液的體積平均值為12.38mL．
【交流討論】
（1）計(jì)算該居室內(nèi)空氣中甲醛的濃度

18

mg?m^-3，該居室的甲醛

是

（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，請(qǐng)你對(duì)其可能的原因（假設(shè)溶液配制、稱量或量取及滴定實(shí)驗(yàn)均無錯(cuò)誤）提出合理假設(shè)：

注射器壓送氣體速度過快、裝置氣密性較差、導(dǎo)氣管伸入KMnO₄溶液中太淺等

（至少答出2種可能性）．
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，該小組成員在相互交流的過程中一致認(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（圖2），有利于提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，其理由是

增大空氣與高錳酸鉀溶液的接觸面積，使空氣中的甲醛反應(yīng)充分

．

Answer 1

分析：[測(cè)定步驟]：①高錳酸鉀溶液且具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡膠管，應(yīng)用酸式滴定管量�。�
③先打開a、關(guān)閉b，用注射器提取室內(nèi)空氣，然后關(guān)閉a、打開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；
（2）導(dǎo)致空氣中甲醛不能完全反應(yīng)的操作等，使測(cè)定甲醛的含量偏低；
（3）氣體與溶液的接觸面積越大，反應(yīng)越充分．

解答：解：[測(cè)定步驟]：①高錳酸鉀溶液且具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡膠管，應(yīng)用酸式滴定管量取，
故答案為：酸式滴定管；
③先打開a、關(guān)閉b，用注射器提取室內(nèi)空氣，然后關(guān)閉a、打開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）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(zhì)的量為：0.005L×1.00×10^-3mol/L=5×10^-6mol，
氧化甲醛后剩余的高錳酸鉀消耗的草酸物質(zhì)的量為：1.00×10^-3mol/L×0.01238L=1.238×10^-5mol，
根據(jù)反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，草酸消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：

2

5

×1.238×10^-5mol=4.952×10^-6mol，
氧化甲醛的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：5×10^-6mol-4.952×10^-6mol=4.8×10^-8mol，
根據(jù)反應(yīng)4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺→4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O，100mL空氣中含有的甲醛物質(zhì)的量為：

5

4

×4.8×10^-8mol=6×10^-8mol，
1m³空氣中含有的甲醛物質(zhì)的量為：6×10^-8mol×

106mL

100mL

=6×10^-4mol，甲醛的質(zhì)量為：6×10^-4mol×30g/mol=180×10^-4g=18mg＞0.08mg，所以該空氣不合格，
故答案為：18；是；
（2）注射器壓送氣體速度過快、裝置氣密性較差、導(dǎo)氣管伸入KMnO₄溶液中太淺等，會(huì)導(dǎo)致空氣中甲醛不能完全反應(yīng)，使測(cè)定甲醛的含量偏低，
故答案為：注射器壓送氣體速度過快、裝置氣密性較差、導(dǎo)氣管伸入KMnO₄溶液中太淺等；
（3）將插入KMnO₄溶液的管子下端改成具有多孔的球泡，可以增大空氣與高錳酸鉀溶液的接觸面積，使空氣中的甲醛反應(yīng)充分，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，使空氣中的甲醛反應(yīng)充分．

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．