Question

18．已知常温下甲醛（HCHO）是一种无色、有刺激性气味的气体，易溶于水，是世界卫生组织（WHO）确认的致癌物和致畸物质之一．我国规定：居室中甲醛含量不得超过0.08mg/m³．可利用酸性高锰酸钾溶液测定甲醛含量．
测定原理：KMnO₄（H⁺）溶液为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸．
有关离子方程式为：
4MnO₄^-+5HCHO+12H+═4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
4MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H+═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
测定装置：部分装置如图所示（a、b为止水夹）．
测定步骤：
①收集待检新装修的房屋居室空气5L．
②准确量取5.00mL 1.00×10^-3 mol/L的高锰酸钾溶液于250mL锥形瓶中，滴入3滴6mol/L的H₂SO₄溶液，加水45mL稀释，备用．
③将1.00×10^-3 mol/L的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用．
④打开a，关闭b，用注射器抽取100mL新装修的房屋的室内空气．
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．
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的体积．
⑥再重复实验2次（每次所取的高锰酸钾溶液均为5.00mL）．3次实验所消耗草酸溶液的体积平均值为12.38mL．
回答以下问题：
（1）甲醛的结构式是．
（2）使用酸式滴定管量取5.00mL高锰酸钾溶液．
（3）如果注射器压送气体速度过快，会使结果偏高还是偏低？
（4）本实验是否需要外加指示剂？若需要请指出指示剂的名称，若不需要，试说明如何确定滴定的终点．
（5）计算该居室内空气中甲醛的浓度3.6mg/m³，该居室的甲醛是超标（填“是”或“否”）．

Answer 1

分析 （1）甲醛分子中两个碳氢键，一个碳氧双键，据此书写结构式；
（2）高锰酸钾溶液具有强氧化性，能够氧化橡胶管；
（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）由于高锰酸钾溶液是紫红色溶液，不需要使用其他指示剂；当反应完毕，溶液中高锰酸钾溶液的紫红色会消失；
（5）先计算出总的高锰酸钾的物质的量，然后利用滴定数据计算出草酸消耗的高锰酸钾的物质的量，再计算出甲醛消耗高锰酸钾的物质的量，最后计算出1m³空气中含有的甲醛的质量，根据居室中甲醛含量标准，判断出空气质量情况．

解答 解：（1）甲醛分子中两个碳氢键，一个碳氧双键，结构式为，
故答案为：；
（2）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；
（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，
答：甲醛来不及被吸收，影响测定结果；使结果偏低；
（4）高锰酸钾溶液是紫红色的溶液，所以不需要添加指示剂；反应结束时，溶液的紫红色会褪去，所以滴定终点判断方法为：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，
答：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；
（5）5.00mL 1.00×10^-3mol/L的高锰酸钾溶液中含有的高锰酸钾的物质的量为：0.005L×1.00×10^-3mol/L=5×10^-6mol，
高锰酸钾消耗的草酸物质的量为：1.00×10^-3mol/L×0.01238L=1.238×10^-5mol，根据反应2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
草酸消耗的高锰酸钾的物质的量为：$\frac{2}{5}$×1.238×10^-5mol=4.952×10^-6mol，
甲醛中的高锰酸钾的物质的量为：5×10^-6mol-4.952×10^-6mol=4.8×10^-8mol，根据反应4MnO₄^-+5HCHO+12H⁺→4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O，
500mL空气中含有的甲醛物质的量为：$\frac{5}{4}$×4.8×10^-8mol=6×10^-8mol，
1m³空气中含有的甲醛物质的量为：6×10^-8mol×$\frac{106ml}{500ml}$=1.2×10^-4mol，甲醛的质量为：1.2×10^-4mol×30g/mol=3.6mg＜0.08mg，所以该空气合格，
故答案为：3.6；是．

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．