Question

我国规定：室内甲醛含量不得超过0.08mg·m^－3。某研究性学习小组欲利用酸性KMnO₄溶液测定空气中甲醛的含量，请你协助他们完成相关学习任务。(部分装置如图)，其反应原理及步骤如下：

4MnO₄^-＋5HCHO＋H^＋＝Mn^2＋＋5CO₂↑＋11H₂O

2MnO₄^-＋5H₂C₂O₄＋6H^＋＝2Mn^2＋＋10CO₂↑＋8H₂O

步骤：①量取5.00mL 1.00×10^－3mol·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取1.00×10^－3mol·L^－1草酸标准溶液于酸式滴定管中备用。

③用注射器抽取100mL新装修室内空气。再将注射器气体推入洗气瓶中充分反应。再重复4次。

④将洗气瓶中溶液转移到锥形瓶中(包括洗涤液)，再用标准草酸溶液进行滴定，记录滴定所消耗的草酸溶液的体积。

⑤再重复实验2次(每次取高锰酸钾溶液5.00mL)。3次实验消耗草酸溶液的体积平均值为12.38mL。

回答下列问题

(1)5.00mL高锰酸钾用_____________________量取。

(2)此实验用指示剂__________（填字母）。

a甲基橙　b酚酞　c淀粉　d无需另外添加试剂

(3)计算该居室内空气中甲醛的浓度_______________mg·m^－3。

(4)下列操作能引起室内甲醛浓度偏高的是____________。

a.滴定终点俯视读数

b.滴定前有气泡滴定后无气泡

c.在高锰酸钾溶液中加入少量水

d.装草酸的滴定管未润洗

(5)草酸是二元中强酸，草酸氢钠溶液显酸性。常温下，如果向10 mL 0.01 mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加0.01 mol•L^-1 NaOH溶液

①当加入的NaOH溶液体积为10 mL，请你写出溶液中质子守恒关系式_______。

②当加入的NaOH溶液体积为20 mL，请你写出溶液中离子的浓度大小关系_____。

Answer

酸式滴定管d3.6ac(H+)+ c(H2C2O4)= c(OH-)+ c(C2O42-)c(Na+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)＞c(HC2O4-)＞c(H+)

【解析】（1）本题考查滴定实验，注意滴定管选取、误差的分析； 高锰酸钾溶液具有强氧化性，碱式滴定管下端有一段橡胶，高锰酸钾对橡胶具有腐蚀性，因此高锰酸钾盛放在酸式滴定管中；（2）高锰酸钾溶液本身有颜色，因此不需要指示剂，故选项d正确；（3）根据离子反应方程式，与草酸反应的高锰酸钾的物质的量为12.38×10－3×1×10－3×2/5mol=4.952×10－6mol，根据高锰酸钾与甲醛反应的离子反应方程式，消耗甲醛的物质的量为（5×10－3×1×10－3－4.952×10－6）×5/4mol=6×10－8mol，根据信息，共抽取空气500ml，因此甲醛的浓度为6×10－8×30×103/500×10－6mg/m3=3.6 mg/m3；（4）a、滴定时俯视读数，消耗草酸的体积减小，则与甲醛反应的高锰酸钾的量增加，因此求的甲醛的浓度偏高，故正确；b、滴定前有气泡滴定后无气泡，消耗草酸的体积增加，与甲醛反应的高锰酸钾的量减小，因此求的甲醛的浓度偏低，故错误；c、高锰酸钾溶液加水，高锰酸钾的物质的量不变，则甲醛的浓度不变，故错误；d、盛装草酸的滴定管为润洗，草酸的浓度偏小，消耗草酸的体积增大，与甲醛反应的高锰酸钾的量减小，求的甲醛的浓度偏低，故错误；（5）本题考查离子浓度大小的比较，从弱电解质电离和盐类水解特点入手，一个字：弱；①当加入NaOH10mL，溶液中溶质为NaHC2O4，物料守恒：c(Na＋)=c(HC2O4－)＋c(C2O42－)＋c(H2C2O4) ，电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)=c(HC2O4－)＋c(OH－)＋2c(C2O42－)，因此质子守恒为： c(H＋)+ c(H2C2O4)= c(OH－)+ c(C2O42－) ；②当加入NaOH的体积为20mL时，溶液中溶质为Na2C2O4，C2O42－发生水【解析】
C2O42－＋H2O HC2O4－＋OH－，溶液显碱性，其中水也发生电离，H2O H＋＋OH－，盐类水解的程度微弱，因此离子浓度大小顺序是：c(Na＋)＞c(C2O42－)＞c(OH－)＞c(HC2O4－)＞c(H＋)。

点睛：本题考查滴定实验、离子浓度大小比较，滴定实验中浓度的计算和误差的分析是难点，浓度计算时，分析清楚反应过程，注意量，如本题中抽取100mL空气后，再重复4次，也就是与高锰酸钾的空气共500mL；误差分析时，列出正确的关系式，像本题以（3）为基础进行分析，主要分析标准液体积的变化；离子浓度大小比较中，分析清楚反应后溶质是谁，量是多少，记住无论盐类水解还是弱电解质的电离，其程度都是微弱，最后别忘了水也能发生电离。