Question

5．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⁺[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．
（1）根据步骤Ⅲ填空：
①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH标准溶液进行滴定，则测得样品中氮的质量分数偏高 （填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
②锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去NaOH标准溶液的体积无影响 （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B
（A）滴定管内液面的变化    （B）锥形瓶内溶液颜色的变化
④滴定达到终点时，酚酞指示剂由无色变成红色．
（2）滴定结果如下表所示：

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18.68%．

Answer 1

分析 （1）①滴定管中未用标准液润洗，直接加入标准液会稀释溶液浓度减小；
②锥形瓶内水对滴定结果无影响；
③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察锥形瓶中溶液的颜色变化，以判定滴定终点；
④如溶液颜色发生变化，且半分钟内不褪色为滴定终点；
⑤俯视滴定管读出的消耗标准液体积增大，氢离子物质的量增大，由方程式：4NH₄⁺+6HCHO═4H⁺+（CH₂）₆N₄+6H₂O判断；
（2）依据滴定前后消耗氢氧化钠溶液的体积的平均值，结合酸、碱反应定量关系计算得到．

解答 解：（1）①滴定管中未用标准液润洗，直接加入标准液会稀释溶液浓度减小，消耗标准液体积增大，氢离子物质的量增大，4NH₄⁺+6HCHO═4H⁺+（CH₂）₆N₄+6H₂O，反应可知测定氮元素含量偏高，
故答案为：偏高；
②锥形瓶内水对滴定结果无影响，
故答案为：无影响；
③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察锥形瓶中溶液的颜色变化，故选B，
故答案为：B．
④氢氧化钠滴定酸溶液，达到终点时，酚酞颜色变化为无色变化为红色，半分钟内不褪色，
故答案为：无；红；
⑤俯视滴定管读出的消耗标准液体积减小，氢离子物质的量减小，由4NH₄⁺+6HCHO═4H⁺+（CH₂）₆N₄+6H₂O可知NH₄⁺质量减小，氮的质量分数偏低，
故答案为：偏低；
（2）样品1.5000g，反应为4NH₄⁺+6HCHO═4H⁺+（CH₂）₆N₄+6H₂O，消耗氢离子的物质的量和氮元素物质的量相同，依据图表数据分析可知，三次实验中消耗氢氧化钠溶液体积分别为：20.02ml、20.00ml、20.01ml，三次均有效，氢氧化钠溶液的平均体积为20.01ml；由酸碱中和反应可知，氢离子物质的量=氢氧化钠物质的量=0.1000mol•L^-1×20.01ml×10^-3L/ml=2.001×10^-3mol；
250ml溶液中氮元素物质的量和氢离子物质的量相同，该样品中氮的质量分数=$\frac{2.001×1{0}^{3}mol×14g/mol×\frac{250}{25}}{1.5000g}$×100%=18.68%；
故答案为：18.68%．

点评 本题考查了物质性质的实验探究实验设计和分析判断，中和滴定实验的步骤和操作方法，中和滴定计算应用，题目难度中等．