Question

实验室常利用甲醛法测定（NH₄）₂SO₄样品中氮的质量分数，其反应原理为：4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺[酸碱中和滴定时，1mol （CH₂）₆N₄H⁺与 l mol H⁺相当]，然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸．某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验：
步骤I  称取样品1.500g．
步骤 II  将样品溶解后，完全转移到250mL容量瓶中，定容，充分摇匀．
步骤 III  移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中，加入10mL 20%的中性甲醛溶液，摇匀、静置5min后，加入1～2滴酚酞试液，用NaOH标准溶液滴定至终点．按上述操作方法再重复2次．
请根据步骤 III回答下列问题：
（1）该实验用的是50ml滴定管，如果液面处的读数是aml，则滴定管中液体的体积

 

（填代号）
A．是a ml     B．是（50-a）ml    C．一定大于a ml    D．一定大于（50-a）ml
（2）锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去NaOH标准溶液的体积

 

（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（3）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察

 

，滴定终点的判断依据为：

 

．
（4）滴定结果如表所示：

滴定 次数]	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积/mL
		滴定前刻度	滴定后刻度
1	25.00	1.02	21.03
2	25.00	2.00	21.99
3	25.00	0.20	20.20

若NaOH标准溶液的浓度为0.1010mol?L^-1，则该样品中氮的质量分数为

 

．

Answer 1

分析：（1）液面处的读数是aml，则有读数部分的液体体积为（50-a）mL，滴定管下端有一定没有刻度，滴定管内液体的体积大于（50-a）mL；
（2）锥形瓶用蒸馏水洗涤后，虽然水未倒尽，但待测液中的H⁺的物质的量不变，则滴定时所需NaOH标准溶液中的氢氧化钠的物质的量就不变，不影响氢氧化钠溶液的体积；
（3）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应注意观察颜色变化，确定滴定终点；
 待测液为酸性，酚酞应为无色，当溶液转为碱性时，溶液颜色变为浅红色且半分钟内不褪色，说明到达终点；
（4）标准溶液的体积应取三次实验的平均值，根据题意，中性甲醛溶液一定是过量的，而且1.500g 铵盐 经溶解后，取了其中1/10进行滴定，即0.15g，根据n=cV计算消耗氢氧化钠的物质的量，进而计算H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]的物质的量，根据方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]会消耗NH₄⁺4mol，据此计算铵根离子物质的量，再计算氮元素的质量，据此计算解答．

解答：解：（1）液面处的读数是aml，则有读数部分的液体体积为（50-a）mL，滴定管下端有一定没有刻度，滴定管内液体的体积大于（50-a）mL，
故答案为：D；
（2）锥形瓶用蒸馏水洗涤后，虽然水未倒尽，但待测液中的H⁺的物质的量不变，则滴定时所需NaOH标准溶液中的氢氧化钠的物质的量就不变，不影响氢氧化钠溶液的体积，
故答案为：无影响；
（3）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应注意观察锥形瓶内溶液颜色变化，确定滴定终点；
 待测液为酸性，酚酞应为无色，当溶液转为碱性时，溶液颜色变为浅红色，且半分钟内不褪色，说明到达终点，
故答案为：锥形瓶内溶液颜色的变化；溶液刚好由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色
（4）标准溶液的体积应取三次实验的平均值为

(21.03-1.02)mL+(21.99-2.00)mL+(20.20-0.20)mL

3

=20.00mL，
根据题意，中性甲醛溶液一定是过量的，而且1.500g 铵盐 经溶解后，取了其中1/10进行滴定，即0.15g，
滴定结果，溶液中含有H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]共0.02L×0.1010mol/L=0.00202mol
根据方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]会消耗NH₄⁺4mol，所以共消耗NH₄⁺0.00202mol，
其中含氮元素0.00202mol×14g/mol=0.02828g
所以氮的质量分数为

0.02828g

0.15g

×100%=18.85%，
故答案为：18.85%．

点评：本题考查了中和滴定实验的原理以及操作步骤、对数据的处理、仪器结构等，难度中等，掌握滴定原理是关键，注意根据氢氧化钠计算铵根离子的物质的量，计算氮元素质量分数为易错点．