Question

甲醛是世界卫生组织（WHO）确认的致癌物和致畸物质之一．我国规定：室内甲醛（HCHO）含量不得超过0.08mg?m^-3．某研究性学习小组欲利用酸性KMnO₄溶液测定空气中甲醛的含量，请你参与并协助他们完成相关学习任务．
【测定原理】KMnO₄（ H⁺）溶液为强氧化剂，可氧化甲醛．离子方程式是：4MnO₄^-+5HCHO+H⁺=4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
【测定装置】部分装置如图所示：

【测定步骤】
（1）配制1.000×10^-4mol/L的KMnO₄溶液：第一步：用分析天平称取KMnO₄固体1.5800g，配成0.01mol/LKMnO₄溶液，除了天平、药匙外，需要的玻璃仪器是：

 

、

 

、

 

、

 

．
第二步：用移液管量取上述已配制的溶液

 

mL，再用上述用到的仪器配制1.000×10^-4mol/L的KMnO₄溶液．
（2）测定浓度
①用移液管量取8.00mL 1.000×10^-4mol?L^-1 KMnO₄溶液于洗气瓶中，并滴入几滴稀H₂SO₄，加水20mL稀释备用．
②打开

 

，关闭

 

（填“a”或“b”），用注射器抽取100mL新装修的房屋室内空气．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．重复②的操作重复到第5次注射器推至一半时KMnO₄溶液刚好褪色（MnO₄^-→Mn²⁺）．
【交流讨论】
（1）计算该居室内空气中甲醛的浓度

 

mg?m^-3（1m³=10³L，1g=10³mg），该居室的甲醛

 

（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，探究其可能的原因（假设溶液配制、称量或量取实验均无错误），分析认为，可能的原因是注射器压送气体速度过快、装置气密性较差、导气管伸入KMnO₄溶液中太浅、同一地点取样次数太多等．
（3）实验结束后，该小组成员在相互交流的过程中一致认为：实验装置应加以改进：有同学提议，可将插入KMnO₄溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（右图），有利于提高实验的准确度，其理由是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,甲醛

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）根据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器，实验具体操作步骤有：计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤移液、定容、摇匀等；
根据溶液稀释前后溶质物质的量不变，即C（浓）×V（浓）=C（稀）×V（稀）计算；
（2）先打开a、关闭b，用注射器提取室内空气，然后关闭a、打开b，将注射器中的气体压缩到酸性高锰酸钾溶液中；
【交流讨论】
（1）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；
（3）增大空气与高锰酸钾溶液的接触面积可以使反应充分进行．

解答： 解：（1）一定规格的容量瓶只能配制相应体积的溶液，容量瓶应选择1000ml规格；
溶液配制步骤为：一般用天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解（可用量筒量取水），用玻璃棒搅拌，冷却后转移到1000mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗涤并将洗涤液移入容量瓶中，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加至溶液凹面与刻度线水平相切，盖好瓶塞，摇匀，
所以需要的仪器为：托盘天平、药匙、烧杯、筒量（可用、也可不用）、玻璃棒、1000ml容量瓶、胶头滴管，
故上述仪器配制溶液时还需要的玻璃仪器是：1000mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管，
根据溶液稀释前后溶质物质的量不变，即1.000×10^-4mol/L×1L=0.01mol/L×V，V=0.01L=100mL，
故答案为：1000mL容量瓶；烧杯；玻璃棒；胶头滴管；100；
（2）②先打开a、关闭b，用注射器提取室内空气，然后关闭a、打开b，将注射器中的气体压缩到酸性高锰酸钾溶液中；
故答案为：a；b；a；b；
交流讨论：
（1）n（KMnO₄）=1.5800g÷158g/mol=0.01mol，V（KMnO₄）=0.01mol÷0.01mol/L=1.000L
根据C（浓）×V（浓）=C（稀）×V（稀）
V（浓）=1.000×10^-4mol?L^-1×1L÷0.01mol/L=0.01000L=10mL
n（MnO₄^-）=8.00mL 1.000×10^-4mol?L^-1×10^-3L/mL=8×10^-7mol
4MnO₄^-+5HCHO+H⁺=4Mn²⁺+5CO₂↑+11H₂O
n（HCHO）=1.25×n（MnO₄^-）=8×10^-7mol×1.25=1×10^-6mol
m（HCHO）=1×10^-6mol×30g/mol=3×10^-5g=0.03mg
V（空气）=450mL=4.5×10^-4m³ 甲醛浓度为0.03mg÷4.5×10^-4m³=66.7mg/m³＞0.08mg?m^-3．
故答案为：66.7；是；
（3）增大空气与高锰酸钾溶液的接触面积可以使反应充分进行，有利于提高实验的准确度，故答案为：增大空气与高锰酸钾溶液的接触面积．

点评：本题以空气中甲醛含量测定为载体，考查仪器的选择、对操作的理解分析与评价、对装置的评价、氧化还原反应滴定应用、化学计算等，需要学生具备扎实的基础与运用知识分析、解决问题的能力，侧重对学生能力的考查，兼顾基础知识，难度中等．