Question

常温下甲醛是一种无色、有特殊刺激性气味的气体，易溶于水，是确定的致癌、致畸形物之一．我国规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m³．某同学设计测定甲醛的方法如下（假设空气中无其它还原性气体）：
（1）测定原理：KMnO₄（H⁺）溶液为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸，化学反应离子方程式为：4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺═4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（2）测定装置：部分装置如图所示（a、b为止水夹）
（3）实验步骤：
①用

 

（填仪器名称）准确移取25.00mL 1.00×10^-3mol?L^-1的KMnO₄溶液（过量）于广口瓶中并
滴入3滴6mol?L^-1H₂SO₄溶液备用；
②将2.00×10^-3mol?L^-1的草酸标准溶液置于

 

（填仪器名称）中备用；
③于装修完工后的第30天取样：打开a，关闭b，用注射器抽取100mL新装修的室内空气．关闭a，打开b，再缓缓推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应．再如此重复4次（共5次）．如果压送气体时速度过快，可能会产生的不利后果是

 

；
④将广口瓶中的溶液转入锥形瓶中（润洗广口瓶2～3次，并将洗涤液全部转入锥形瓶）．如果没有润洗，所测甲醛的含量将

 

（填“偏高”、“偏低”、“无影响”）；
⑤用标准草酸溶液滴定锥形瓶中的溶液；记录滴定所消耗的草酸溶液体积．本实验

 

（填：需要、不需要）指示剂．
⑥再重复实验2次．
（4）数据处理：设 KMnO₄溶液的物质的量浓度为c₁，KMnO₄溶液的体积为V₁（mL）；草酸溶液的物质的量浓度为c₂，草酸溶液的平均体积为V₂（mL）则：计算室内空气中甲醛浓度（mg/m³）的代数式为

 

（用c₁、c₂、V₁、V₂表示）；
照上述方法实验平均消耗草酸30.79mL．计算第30天室内空气中甲醛浓度为

 

 mg/m³（精确到小数点后二位），并判断此时主人

 

（填：能或不能）入住．

Answer 1

分析：（3）①高锰酸钾溶液具有强氧化性，能够氧化橡胶管；
②草酸是酸，草酸标准溶液置于酸式滴定管中；
③注射器压送气体速度过快，空气中甲醛没有完全被吸收；
④不润洗高锰酸钾溶液损失，消耗草酸减小，甲醛消耗高锰酸钾增多；
⑤高锰酸钾溶液是紫红色，恰好反应后紫红色褪去说明反应达到终点；
（4）依据过程分析，高锰酸钾和草酸和甲醛反应，依据离子方程式计算草酸消耗的高锰酸钾，计算得到甲醛消耗的高锰酸钾，依据离子方程式计算的甲醛量，结合单位化简得到；代入所得到的计算式，依据我国规定：居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m³判断能否入住．

解答：解：（3）①由于高锰酸钾溶液具有强氧化性，不能使用碱式滴定管，应该选用酸式滴定管盛装，故答案为：酸式滴定管；
②草酸是酸应储存在酸式滴定管中待用，故答案为：酸式滴定管；
③如果注射器压送气体速度过快，空气中的甲醛没有完全被高锰酸钾溶液吸收，导致测定结果偏低，故答案为：使测定结果偏低；   
④不润洗高锰酸钾溶液损失，消耗草酸减小，甲醛消耗高锰酸钾增多，故答案为：偏高；
⑤高锰酸钾溶液是紫红色，恰好反应后紫红色褪去说明反应达到终点；不需要，以高锰酸钾为指示剂，最后一滴草酸标准溶液滴下，溶液紫红色褪去且半分钟内不恢复，即为滴定终点，故答案为：不需要；
（4）根据反应2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，和反应4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺→4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O计算；高锰酸钾溶液和就安全反应和草酸反应；
设 KMnO₄溶液的物质的量浓度为c₁，KMnO₄溶液的体积为V₁（mL）；草酸溶液的物质的量浓度为c₂，草酸溶液的平均体积为V₂（mL）则：
    2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
    2         5
0.4c₂V₂×10^-3   c₂V₂×10^-3
与甲醛反应的高锰酸钾物质的量=（c₁V₁×10^-3 -0.4c₂V₂×10^-3 ）mol；
     4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺→4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
   4                              5
（c₁V₁×10^-3 -0.4c₂V₂×10^-3 ）mol    1.25（c₁V₁×10^-3 -0.4c₂V₂×10^-3 ）mol
五次测定，空气体积为500ml，计算室内空气中甲醛浓度（mg/m³）的代数式=

1.25(c1V1×10-3-0.4c2V2×10-3)×30

0.5

g/L=（75c_lV_l-30c₂V₂）mg/L=（75c_lV_l-30c₂V₂）×10³；mg/m³；准确移取25.00mL 1.00×10^-3mol?L^-1的KMnO₄溶液，将2.00×10^-3mol?L^-1的草酸标准溶液，实验平均消耗草酸30.79mL，代入上述计算式得到甲醛=（75c_lV_l-30c₂V₂）×10³=（75×1.00×10^-3×25-30×2×10^-3×30.79）×10³=27.60mg/m³；居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m³．所以不能入住，
故答案为：（75c_lV_l-30c₂V₂）×10³；27.60； 不能．

点评：本题考查了空气中甲醛含量测定，根据反应的化学方程式，计算室内空气中甲醛含量，并与标准进行对照，判断室内甲醛是否超过标准，本题难度中等．