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酸性KMnO₄溶液测定空气中甲醛的含量， (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）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

（2）量取5.00mL KMnO₄溶液应用______________滴定管

（3）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

（4）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0.0 1 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

d 酸式 a c(H+)+ c(H2C2O4)= c(OH-)+ c(C2O42-) c( Na+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)＞c(HC2O4-)＞c(H+)

【解析】

本题考查实验方案设计与评价，（1）高锰酸钾本身显紫色或紫红色，因此本实验无需指示剂；（2）高锰酸钾溶液具有强氧化性，因此用酸式滴定管量取高锰酸钾；（3）根据设计的原理，与甲醛反应高锰酸钾的物质的量为(VKMnO4×cKMnO4－VH2C2O4×cH2C2O4×2/5)mol，则甲醛的物质的量为(VKMnO4×cKMnO4－VH2C2O4×cH2C2O4×2/5)×5/4mol，a、滴定终点俯视读数，读出的VH2C2O4偏小，则所测甲醛浓度偏高，故a正确；b、滴定前有气泡，滴定后无气泡，则读出的VH2C2O4偏大，所测甲醛浓度偏低，故b错误；c、高锰酸钾溶液中加少量的水，高锰酸钾物质的量不发生变化，因此所测甲醛浓度不变，故c错误；d、装草酸的滴定管未润洗，造成草酸的物质的量浓度偏小，即消耗的草酸的体积增大，即所测甲醛浓度偏低，故d错误；（4）①加入10mLNaOH溶液，溶质为NaHC2O4，物料守恒c(Na＋)=c(HC2O4－)＋c(H2C2O4)＋c(C2O42－)，电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)=c(HC2O42－)＋2c(C2O42－)＋c(OH－)，得到质子守恒：c(H+)+ c(H2C2O4)= c(OH-)+ c(C2O42-)；②加入NaOH溶液体积为20mL，溶质为Na2C2O4，草酸钠溶液中存在平衡：C2O42－＋H2O HC2O4－＋OH－，HC2O4－＋H2O H2C2O4＋OH－，H2O H＋＋OH－，盐类水解程度是微弱的，因此离子浓度大小顺序是c( Na+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)＞c(HC2O4-)＞c(H+)。