Question

18．已知常温下甲醛是一种无色、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
2MnO₄^-+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^-3mol/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）利用甲醛完成银镜反应，1mol甲醛最多可以制4mol银．
（3）使用酸式滴定管量取5.00mL高锰酸钾溶液．
（4）如果注射器压送气体速度过快，会使测定结果偏低．（选填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
（5）本实验判断滴定达终点的现象为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．
（6）计算该居室内空气中甲醛的浓度为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）在银镜反应中，甲醛中碳为0价，可以被氧化成+4价，银从+1价降为0价，根据电子得失守恒可计算得到的银的物质的量；
（3）高锰酸钾溶液具有强氧化性，能够氧化橡胶管；
（4）注射器压送气体速度过快，空气中甲醛没有完全被吸收；
（5）当反应完毕，溶液中高锰酸钾溶液的紫红色会消失；
（6）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）在银镜反应中，甲醛中碳为0价，可以被氧化成+4价，银从+1价降为0价，根据电子得失守恒可知，1mol甲醛最多可以制4mol银，
故答案为：4；
（3）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；
（4）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，
故答案为：偏低；
（5）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，
故答案为：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；
（6）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×$\frac{10{\;}^{6}mL}{500mL}$=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．