Question

(8分)(2011·西宁模拟)甲醛是世界卫生组织(WHO)确认的致癌物质和致畸物质之一。我国规定：室内甲醛含量不得超过0.08mg·m^－3。某研究性学习小组打算利用酸性KMnO₄溶液测定新装修房屋内的空气中甲醛的含量，请你参与并协助他们完成相关的学习任务。
测定原理：
酸性KMnO₄为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸，其反应方程式如下所示：
4MnO₄^－＋5HCHO＋12H^＋===4Mn^2＋＋5CO₂↑＋11H₂O
2MnO₄^－＋5H₂C₂O₄＋6H^＋===2Mn^2＋＋10CO₂↑＋8H₂O
测定装置：
部分装置如下图所示：

测定步骤：
(1)用______________量取5.00 mL 1.00×10^－3mol·L^－1KMnO₄溶液，注入洗气瓶中，并滴入几滴稀H₂SO₄，加水20 mL稀释，备用。
(2)将1.00×10^－3 mol·L^－1的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用。
(3)打开a，关闭b，用注射器抽取100 mL新装修房屋内的空气。关闭________，打开________(填“a”或“b”)，再推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应。再重复4次。
(4)将洗气瓶中的溶液转移到锥形瓶中(包括洗涤液)，再用草酸标准溶液进行滴定，记录滴定所消耗的草酸标准溶液的体积。
(5)再重复实验2次(每次所取的高锰酸钾溶液的体积均为5.00 mL)。3次实验所消耗的草酸标准溶液的体积平均值为12.38 mL。
交流讨论：
(1)计算该新装修房屋内的空气中甲醛的浓度为________mg·m^－3，该新装修房屋内的甲醛________(填“是”或“否”)超标；
(2)某同学用该方法测量空气中甲醛的含量时，所测得的数值比实际含量低，请你对其可能的原因(假设称量或量取、溶液配制及滴定实验均无错误)提出合理假设：______________、______________(至少答出两种可能性)；
(3)实验结束后，该小组成员在相互交流的过程中一致认为：
①实验原理可以简化
实验中可不用草酸标准溶液滴定，可多次直接抽取新装修房屋内的空气，再推送到洗气瓶中，直至_________________________________________________________；

②实验装置应加以改进
可将插入酸性KMnO₄溶液中的导管下端改成具有多孔的球泡(如图所示)，有利于提高实验的准确度，其理由是___________________________________________________。

Answer 1

测定步骤：(1)酸式滴定管'(3)a'b
交流讨论：(1)3.6'是
(2)注射器推送气体速度过快'装置气密性较差'同一地点取样次数太多等(任选其中两个作答或其他合理答案均可)
(3)①酸性KMnO₄溶液刚好褪色'②可增大气体与溶液的接触面积，使空气中的甲醛被充分吸收

本题考查了氧化还原滴定的计算，核心内容是得失电子守恒。实验的基本原理：先用过量的酸性高锰酸钾将甲醛氧化成CO₂，然后用草酸还原剩余的酸性高锰酸钾。根据题目信息可知实验总共消耗含甲醛的空气体积为5×100 mL＝0.5 L＝0.0005 m³；
设0.5 L空气中甲醛的物质的量为x，则：
4x/5＋0.01238 L×1.00×10^－3 mol·L^－1×2/5＝5.00×10^－3 L×1.00×10^－3 mol·L^－1
解得x＝6.0×10^－8mol
甲醛的质量：6.0×10^－8mol×30000 mg·mol^－1＝1.8×10^－3 mg
甲醛的浓度：1.8×10^－3 mg÷0.0005 m³＝3.6 mg·m^－3。故新装修房屋内的甲醛超标。