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1.500g样品，加水溶解，配成250mL溶液．
步骤Ⅱ用酸式滴定管量取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0.1010mol•L^-1的NaOH标准溶液滴定至终点．按上述操作方法再重复2次．
（1）根据实验步骤填空：
①步骤Ⅰ中用到的主要玻璃仪器有250mL容量瓶、胶头滴管、烧杯、玻璃棒；
②步骤Ⅱ中酸式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入样品溶液进行量取，则测得样品中氮质量分数偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”，下同）．锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则对滴定时用去NaOH标准溶液的体积无影响．滴定时对NaOH标准溶液体积，读取初读数时仰视，读取终读数时姿势正确，则测得样品中氮质量分数偏低．
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浅红色．
（2）滴定结果如表所示：

滴定次数	待测溶液体积/ml[	标准NaOH溶液体积读数（ml）
		滴定前/ml	滴定后/ml
1	25.00	1.02	21.03
2	25.00	2.00	21.99
3	25.00	2.30	22.30

则消耗NaOH标准溶液的体积平均为20.00mL，该样品中氮的质量分数为18.85%．

Answer 1

分析 （1）①配制一定物质的量浓度的溶液的步骤为：计算、称量、溶解、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀等，据此判断使用的仪器；
②根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析不当操作对V（标准）的影响，以此判断误差；
③滴定时眼睛应注意观察溶液颜色变化，以确定终点；
④如溶液颜色发生变化，且30s内不褪色；
（2）先根据数据的有效性，然后求出标准溶液的体积的平均值，根据中和反应实质计算出溶液中H⁺的物质的量，根据方程式可知（CH₂）₆N₄H⁺的物质的量，进而确定样品中氮的质量分数．

解答 解：（1）①配制一定物质的量浓度的溶液250mL，称量样品通常使用托盘天平和药匙，溶解时使用烧杯和玻璃棒，转移溶液使用250mL容量瓶和玻璃棒，定容使用胶头滴管，所以用到的主要玻璃仪器有：250 mL容量瓶、胶头滴管、烧杯、玻璃棒；
故答案为：250 mL容量瓶、胶头滴管、烧杯、玻璃棒；
②酸式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入样品溶液进行量取，溶液被稀释，待测液的物质的量偏小，造成V（标准）偏小，根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析，测定c（待测）偏小，最终求出的NH₄⁺的物质的量偏小，样品中氮质量分数偏小；
锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，待测液的物质的量不变，NaOH标准溶液的体积无影响；
滴定时对NaOH标准溶液体积，读取初读数时仰视，读取终读数时姿势正确，造成V（标准）偏小，根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析，测定c（待测）偏小，最终求出的NH₄⁺的物质的量偏小，样品中氮质量分数偏小；
故答案为：偏低；无影响；偏低
③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；
故答案为：B；
④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，所以滴定终点时，溶液从无色变为浅红色，30s内不褪色；
故答案为：无；浅红；
（2）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：20.01ml、19.99ml、20.00ml，三次均有效，氢氧化钠溶液的平均体积为20.00mL；
根据题意中性甲醛溶液一定是过量的，而且1.500g样品经溶解后，取了其中$\frac{1}{10}$进行滴定，即0.15g，溶液中含有H⁺（含（CH₂）₆N₄H⁺）共0.02L××0.1010mol/L=0.00202mol，
根据4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺，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$\frac{0.02828}{0.15}$×100%=18.85%；
故答案为：20.00mL；18.85%．

点评 本题考查物质的含量的测定，侧重于中和滴定的考查，注重于学生实验能力和分析能力和计算能力的综合考查，题目难度不大．