Question

3．實驗室常利用甲醛法（HCHO）測定（NH₄）₂SO₄樣品中氮的質量分數(shù)，其反應原理為：4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺
[滴定時，1mol（CH₂）₆N₄H⁺與 l mol H⁺相當]，然后用NaOH標準溶液滴定反應生成的酸，某興趣小組用甲醛法進行了如下實驗：
步驟Ⅰ稱取樣品1.500g．
步驟Ⅱ將樣品溶解后，完全轉移到250mL容量瓶中，定容，充分搖勻．
步驟Ⅲ量取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中，加入10mL20%的中性甲醛溶液，搖勻、靜置5min后，加入1～2滴酚酞試液，用NaOH標準溶液滴定至終點．按上述操作方法再重復2次．
（1）步驟Ⅱ中除容量瓶還需要燒杯、玻璃棒、膠頭滴管玻璃儀器
（2）根據(jù)步驟Ⅲ填空：
①量取樣品溶液用酸式滴定管（填酸式或堿式）②滴定管用蒸餾水洗滌后，直接量取樣品溶液，則測得樣品中氮的質量分數(shù)偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．③裝標準液的滴定管在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失；則測得樣品中氮的質量分數(shù)偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
④滴定達到終點時，現(xiàn)象溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色
（3）滴定結果如表所示：

滴定次數(shù)	待測溶液的體積/mL	標準溶液的體積
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00	1.02	21.05
2	25.00	2.00	22.01
3	25.00	0.50	21.50
4	25.00	0.20	20.22

若NaOH標準溶液的濃度為0.1010mol•L^-1，則該樣品中氮的質量分數(shù)為19.04%（保留兩位小數(shù)）（N的相對原子質量為14）

Answer 1

分析 （1）溶解時，需要燒杯、玻璃棒，轉移時，需要容量瓶、玻璃棒，定容時，需要膠頭滴管；
（2）①根據(jù)（NH₄）₂SO₄溶液水解呈酸性，應該選用酸式滴定管；
②③根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標準）×V（標準）}{V（待測）}$分析不當操作對相關物理量的影響，以此判斷濃度的誤差；
④根據(jù)酚酞的變色范圍確定滴定終點時顏色變化；
（3）先根據(jù)數(shù)據(jù)的有效性，舍去一組，標準溶液的體積應取三次實驗的平均值，根據(jù)題意，中性甲醛溶液一定是過量的，而且1.500g 銨鹽 經(jīng)溶解后，取了其中1/10進行滴定，即0.15g，根據(jù)n=cV計算消耗氫氧化鈉的物質的量，進而計算H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]的物質的量，根據(jù)方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]會消耗NH₄⁺4mol，據(jù)此計算銨根離子物質的量，再計算氮元素的質量，據(jù)此計算解答．

解答 解：（1）步驟Ⅱ是配制中一定物質的量濃度的溶液，所需玻璃儀器除容量瓶外還有：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；
故答案為：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；
（2）①（NH₄）₂SO₄溶液水解呈酸性，應該選用酸式滴定管量取，故答案為：酸式；
②滴定管用蒸餾水洗滌后，直接量取樣品溶液，溶液被稀釋，溶質的物質的量濃度偏小，造成V（標準）偏小，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標準）×V（標準）}{V（待測）}$分析，c（待測）偏小，則測得樣品中氮的質量分數(shù)偏低，故答案為：偏低；
③裝標準液的滴定管在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失，造成V（標準）偏大，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標準）×V（標準）}{V（待測）}$分析，c（待測）偏大，則測得樣品中氮的質量分數(shù)偏高，故答案為：偏高；
④待測液為酸性，酚酞應為無色，當溶液轉為堿性時，溶液顏色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色，說明到達終點；
故答案為：溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
（3）標準溶液的4次體積分別為：20.03mL，20.01mL，21.00mL，20.02mL，第3組舍去，應取三次實驗的平均值為20.02mL，
根據(jù)題意，中性甲醛溶液一定是過量的，而且1.500g 銨鹽 經(jīng)溶解后，取了其中1/10進行滴定，即0.15g，
滴定結果，溶液中含有H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]共0.0202L×0.1010mol•L^-1=0.00202mol
根據(jù)方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]會消耗NH₄⁺4mol，所以共消耗NH₄⁺0.00204mol，
其中含氮元素0.00204mol×14g/mol=0.02856g
所以氮的質量分數(shù)為$\frac{0.02856g}{0.15g}$×100%=19.04%，
故答案為：19.04．

點評 本題考查物質的含量的測定，側重于中和滴定的考查，注重于學生實驗能力和分析能力和計算能力的綜合考查，為考試高頻考點，題目難度不大．