Question

实验室常利用甲醛法测定(NH₄)₂SO₄样品中氮的质量分数，其反应原理为：4NH＋6HCHO=3H^＋＋6H₂O＋(CH₂)₆N₄H^＋[滴定时，1 mol (CH₂)₆N₄H^＋与1 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1.5 g；

步骤Ⅱ　将样品溶解后，完全转移到250 mL容量瓶中，定容，充分摇匀；

步骤Ⅲ　移取25.00 mL样品溶液于250 mL锥形瓶中，加入10 mL 20%的中性甲醛溶液，摇匀、静置5 min后，加入1～2滴酚酞溶液，用NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。

(1)根据步骤Ⅲ填空：

①NaOH标准溶液盛放在____滴定管中，若滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH标准溶液进行滴定，则测得样品中氮元素的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

②滴定达到终点时，酚酞指示剂由________色变成________色。

③下列有关实验操作的说法正确的是__________(双选)。

A．锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，则滴定时用去NaOH标准溶液的体积不变

B．滴定终点时，俯视读数，使测定结果偏小

C．只能选用酚酞作指示剂

D．滴入最后一滴NaOH溶液，溶液突然变色，即为滴定终点

E．滴定时，左手控制滴定管活塞，右手握持锥形瓶，边滴边振荡，眼睛注视滴定管中的液面

(2)滴定结果如下表所示：

滴定次数	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积/mL
滴定前刻度	滴定后刻度
1	25.00	1.02	21.03
2	25.00	2.00	21.99
3	25.00	0.20	20.20

则所用去的NaOH标准溶液的平均体积为_______ mL，若NaOH标准溶液的浓度为0.100 0 mol·L^－1，则该样品中氮元素的质量分数为___________。(列出计算式并计算结果)

Answer

碱式 偏大 无 粉红(或浅红) AB 20.00 18.67%

【解析】

本实验的目的是通过滴定实验测定硫酸铵样品中氮的质量分数，先使铵根与甲醛发生反应4NH＋6HCHO=3H＋＋6H2O＋(CH2)6N4H＋，1 mol (CH2)6N4H＋与1 mol H＋相当，所以再用NaOH标准液滴定溶液中(CH2)6N4H＋和H＋，根据实验数据计算出铵根的物质的量，继而确定样品中氮的质量分数。

(1)①NaOH溶液显碱性，应盛放在碱式滴定管中；若滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH标准溶液进行滴定，会将标准液稀释，从而使滴定时消耗的标准液体积偏大，使测定结果偏大；

②待测液显酸性，所以滴定开始时溶液为无色，酚酞变色的pH范围为8.2~10，滴定终点显弱碱性，此时为粉红色，所以滴定达到终点时，酚酞指示剂由无色变为粉红(或浅红)色，且在30s内不褪去；

③A．锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，并未影响待测液中溶质的物质的量，所以滴定时用去NaOH标准溶液的体积不变，故A正确；

B．滴定管的0刻度在上方，所以俯视读数会使读取的标准液体积偏小，测定结果偏小，故B正确；

C．滴定终点溶液呈中性，可以选用甲基橙作指示剂，故C错误；

D．滴入最后一滴NaOH溶液，溶液突然变色不能说明达到滴定终点，应是溶液变色后且半分钟内不褪色，才达到滴定终点，故D错误；

E．滴定时眼睛要注视锥形瓶，观察锥形瓶内颜色变化，故E错误；

综上所述选AB；

(2)三次实验所用标准液体积分别为21.03mL-1.02mL=20.01mL，21.99mL-2.00mL=19.99mL，20.20mL-0.20mL=20.00mL，所以平均体积为=20.00mL；

根据反应方程式可知存在数量关系n(NH)= n[H++(CH2)6N4H＋]，1 mol (CH2)6N4H＋与1 mol H＋相当，所以n[H++(CH2)6N4H＋]=n(NaOH)，所以n(NH)= n(NaOH)，则25.00mL待测液中n(NH)=0.02L×0.1000 mol·L－1=0.002mol，则样品中n(NH)=0.002mol×=0.02mol，则样品中n(N)=0.02mol，所以氮的质量分数为=18.67%。