题目内容
18.甲醛是深受关注的有机化合物.甲醛含量的测定有多种方法,例如:在调至中性的亚硫酸钠溶液中加入甲醛水溶液,经充分反应后,产生的氢氧化钠的物质的量与甲醛的物质的量相等,然后用已知浓度的硫酸滴定氢氧化钠.完成下列填空:
(1)将4.00mL甲醛水溶液加入到经调至中性的亚硫酸钠溶液中,充分反应后,用浓度为1.100mol/L的硫酸滴定,至终点时耗用硫酸20.00mL.甲醛水溶液的浓度为11mol/L.
(2)上述滴定中,若滴定管规格为50mL,甲醛水溶液取样不能超过10mL.
(3)工业甲醛含量测定的另一种方法:在甲醛水溶液中加入过氧化氢,将甲醛氧化为甲酸,然后用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定.
HCHO+H2O2→HCOOH+H2O
NaOH+HCOOH→HCOONa+H2O
已知H2O2能氧化甲酸生成二氧化碳和水.
如果H2O2用量不足,会导致甲醛含量的测定结果偏低(选填“偏高”、“偏低”或“不受影响”),因为HCHO未完全氧化;如果H2O2过量,会导致甲醛含量的测定结果偏低(选填“偏高”、“偏低”或“不受影响”),因为部分HCOOH被氧化.
(4)甲醛和新制氢氧化铜的反应显示了甲醛的还原性,发生反应的化学方程式通常表示如下:
HCHO+2Cu(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$HCOOH+Cu2O↓+2H2O
若向足量新制氢氧化铜中加入少量甲醛,充分反应,甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐,设计一个简单实验验证这一判断.
①主要仪器:试管酒精灯
②可供选用的试剂:硫酸铜溶液、甲醛、甲酸、氢氧化钠溶液
向氢氧化钠溶液中滴入硫酸铜溶液,震荡,然后加入甲酸,加热至沸.如果出现砖红色沉淀,表明甲酸或甲酸盐会继续与氢氧化铜反应,甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐.
分析 产生的氢氧化钠的物质的量与甲醛的物质的量相等,
(1)将4.00mL甲醛水溶液加入到经调至中性的亚硫酸钠溶液中,充分反应后,得到溶液中含有NaOH,由硫酸的物质的量可得NaOH,以此确定甲醛的物质的量,进而计算浓度;
(2)若滴定管规格为50mL,如硫酸全部反应,体积为50mL,则可知消耗硫酸的物质的量,可知需要甲醛的物质的量,结合(1)浓度,可确定体积;
(3)如果H2O2用量不足,则HCHO未被完全氧化,生成HCOOH偏低,消耗的NaOH偏低,会导致甲醛含量的测定结果偏低,如果H2O2过量,导致部分HCOOH进一步被氧化生成二氧化碳或碳酸,消耗氢氧化钠偏少;
(4)甲酸、甲酸盐中都含有醛基,在足量新制氢氧化铜浊液中加热条件下可进一步反应生成碳酸盐,如证明甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐,可配制氢氧化铜浊液,加入氢氧化钠至碱性,与甲酸在碱性条件下加热,观察是否有砖红色沉淀生成,如有,可说明甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐,否则,可生成甲酸或甲酸盐.
解答 解:产生的氢氧化钠的物质的量与甲醛的物质的量相等,
(1)n(H2SO4)=1.100mol/L×0.02L=0.022mol,
将4.00mL甲醛水溶液加入到经调至中性的亚硫酸钠溶液中,充分反应后,得到溶液中含有NaOH,加入硫酸发生H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,
则n(HCHO)=n(NaOH)=2n(H2SO4)=0.044mol,
c(HCHO)=$\frac{0.044mol}{0.004L}$=11mol/L,
故答案为:11;
(2)若滴定管规格为50mL,如硫酸全部反应,体积为50mL,则可知消耗硫酸的物质的量为0.05L×1.1mol/L=0.055mol,
则n(HCHO)=n(NaOH)=2n(H2SO4)=0.11mol,
甲醛水溶液取样不能超过的体积为$\frac{0.11mol}{11mol/L}$=0.01L=10mL,
故答案为:10;
(3)发生HCHO+H2O2→HCOOH+H2O,NaOH+HCOOH→HCOONa+H2O,关系式为HCHO~NaOH,如果H2O2用量不足,则HCHO未被完全氧化,生成HCOOH偏低,消耗的NaOH偏低,会导致甲醛含量的测定结果偏低,
如果H2O2过量,导致部分HCOOH进一步被氧化生成二氧化碳或碳酸,二氧化碳逸出导致消耗氢氧化钠偏少,
故答案为:偏低;HCHO未被完全氧化;偏低;部分HCOOH被氧化;
(4)因新制氢氧化铜足量,且甲酸、甲酸盐中都含有醛基,在足量新制氢氧化铜浊液中加热条件下可进一步反应生成碳酸盐,如证明甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐,可配制氢氧化铜浊液,加入氢氧化钠至碱性,与甲酸在碱性条件下加热,观察是否有砖红色沉淀生成,如有,可说明甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐,否则,可生成甲酸或甲酸盐.
故答案为:向氢氧化钠溶液中滴入硫酸铜溶液,震荡,然后加入甲酸,加热至沸.如果出现砖红色沉淀,表明甲酸或甲酸盐会继续与氢氧化铜反应,甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐.
点评 本题为2015年上海高考题,以甲醛为载体综合考查物质的性质探究以及含量测定,侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查,有利于培养学生良好的科学素养,提高学习的积极性,难度中等.
X | Y | |||
Z | W | Q |
A. | X、Y、W三种元素最低价氢化物的沸点依次升高 | |
B. | 原子半径:Q>W>Z>Y>X | |
C. | 最高价氧化物对应水化物的酸性:Q>W>Z | |
D. | X及Q的气态氢化物相反应,形成的化合物为离子化合物 |
A. | 凡是吸热或放热过程中热量的变化均称为反应热 | |
B. | 热化学方程式中的化学计量数只表示物质的量,可以是分数 | |
C. | 需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 | |
D. | 1mol甲烷燃烧生成气态水和二氧化碳所放出的热量是甲烷燃烧热 |