Question

3．实验室常利用甲醛法（HCHO）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量取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中，加入10mL20%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）步骤Ⅱ中除容量瓶还需要烧杯、玻璃棒、胶头滴管玻璃仪器
（2）根据步骤Ⅲ填空：
①量取样品溶液用酸式滴定管（填酸式或碱式）②滴定管用蒸馏水洗涤后，直接量取样品溶液，则测得样品中氮的质量分数偏低（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．③装标准液的滴定管在滴定前有气泡，滴定后气泡消失；则测得样品中氮的质量分数偏高（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）．
④滴定达到终点时，现象溶液刚好由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色
（3）滴定结果如表所示：

滴定次数	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00	1.02	21.05
2	25.00	2.00	22.01
3	25.00	0.50	21.50
4	25.00	0.20	20.22

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19.04%（保留两位小数）（N的相对原子质量为14）

Answer 1

分析 （1）溶解时，需要烧杯、玻璃棒，转移时，需要容量瓶、玻璃棒，定容时，需要胶头滴管；
（2）①根据（NH₄）₂SO₄溶液水解呈酸性，应该选用酸式滴定管；
②③根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析不当操作对相关物理量的影响，以此判断浓度的误差；
④根据酚酞的变色范围确定滴定终点时颜色变化；
（3）先根据数据的有效性，舍去一组，标准溶液的体积应取三次实验的平均值，根据题意，中性甲醛溶液一定是过量的，而且1.500g 铵盐 经溶解后，取了其中1/10进行滴定，即0.15g，根据n=cV计算消耗氢氧化钠的物质的量，进而计算H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]的物质的量，根据方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]会消耗NH₄⁺4mol，据此计算铵根离子物质的量，再计算氮元素的质量，据此计算解答．

解答 解：（1）步骤Ⅱ是配制中一定物质的量浓度的溶液，所需玻璃仪器除容量瓶外还有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管；
故答案为：烧杯、玻璃棒、胶头滴管；
（2）①（NH₄）₂SO₄溶液水解呈酸性，应该选用酸式滴定管量取，故答案为：酸式；
②滴定管用蒸馏水洗涤后，直接量取样品溶液，溶液被稀释，溶质的物质的量浓度偏小，造成V（标准）偏小，根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析，c（待测）偏小，则测得样品中氮的质量分数偏低，故答案为：偏低；
③装标准液的滴定管在滴定前有气泡，滴定后气泡消失，造成V（标准）偏大，根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析，c（待测）偏大，则测得样品中氮的质量分数偏高，故答案为：偏高；
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，且半分钟内不褪色，说明到达终点；
故答案为：溶液刚好由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色；
（3）标准溶液的4次体积分别为：20.03mL，20.01mL，21.00mL，20.02mL，第3组舍去，应取三次实验的平均值为20.02mL，
根据题意，中性甲醛溶液一定是过量的，而且1.500g 铵盐 经溶解后，取了其中1/10进行滴定，即0.15g，
滴定结果，溶液中含有H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]共0.0202L×0.1010mol•L^-1=0.00202mol
根据方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]会消耗NH₄⁺4mol，所以共消耗NH₄⁺0.00204mol，
其中含氮元素0.00204mol×14g/mol=0.02856g
所以氮的质量分数为$\frac{0.02856g}{0.15g}$×100%=19.04%，
故答案为：19.04．

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，为考试高频考点，题目难度不大．