Question

13．實驗室常利用甲醛（HCHO）法測定（NH₄）₂SO₄樣品中氮的質量分數，其反應原理為：4NH₄⁺+6HCHO=3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺[滴定時，1mol （CH₂）₆N₄H⁺與 l mol H⁺相當]，然后用NaOH標準溶液滴定反應生成的酸．
某興趣小組用甲醛法進行了如下實驗：
步驟I  稱取樣品1.500g．
步驟II  將樣品溶解在250mL容量瓶中，定容，充分搖勻．
步驟III  移取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中，加入10mL 20%的中性甲醛溶液，搖勻、靜置5min后，加入1～2滴酚酞試液，用NaOH標準溶液滴定至終點．按上述操作方法再重復2次．
（1）上述操作步驟Ⅱ是否正確否（填“是”或“否”）；若不正確，請改正把樣品溶解在小燒杯中，冷卻后再轉入容量瓶 （若正確，此空不填）．
（2）根據步驟III填空：
①該實驗用的是50ml滴定管，如果液面處的讀數是a mL，則滴定管中液體的體積D（填代號）
A．是a ml       B．是（50-a）ml      C．一定大于a ml     D．一定大于（50-a）ml
②堿式滴定管用蒸餾水洗滌后，直接加入NaOH標準溶液進行滴定，則測得樣品中氮的質量分數偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
③錐形瓶用蒸餾水洗滌后，水未倒盡，則滴定時用去NaOH標準溶液的體積無影響（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
④滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察錐形瓶內溶液顏色的變化．
⑤滴定達到終點時現象：溶液由無色變?yōu)榉奂t（或淺紅）色，且半分鐘內不變色．
（3）滴定結果如下表所示：

滴定 次數	待測溶液的 體積/mL[	標準溶液的體積/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

若NaOH標準溶液的濃度為0.1010mol•L^-1，則該樣品中氮的質量分數為18.85%．

Answer 1

分析 （1）不能在容量瓶中溶解固體；
（2）①液面處的讀數是aml，則有讀數部分的液體體積為（50-a）mL，滴定管下端有一定沒有刻度，滴定管內液體的體積大于（50-a）mL；
②滴定管需要要NaOH溶液潤洗，否則會導致溶液濃度偏低，體積偏大；
③錐形瓶內是否有水，對實驗結果無影響，可從物質的物質的量的角度分析；
④滴定時眼睛應注意注意觀察顏色變化，以確定終點；
⑤根據酚酞的變色范圍確定滴定終點時顏色變化；
（3）標準溶液的體積應取三次實驗的平均值，計算出溶液中H⁺的物質的量，根據方程式可知（CH₂）₆N₄H⁺的物質的量，進而確定樣品中氮的質量分數．

解答 解：（1）操作步驟Ⅱ不正確，不能在容量瓶中溶解固體，所以應該先把樣品溶解在小燒杯中，冷卻后再轉入容量瓶，
故答案為：否；把樣品溶解在小燒杯中，冷卻后再轉入容量瓶；
（2）①液面處的讀數是aml，則有讀數部分的液體體積為（50-a）mL，滴定管下端有一定沒有刻度，滴定管內液體的體積大于（50-a）mL，
故答案為：D；
②堿式滴定管用蒸餾水洗滌后需要再用NaOH溶液潤洗，否則相當于NaOH溶液被稀釋，滴定消耗的體積會偏高，測得樣品中氮的質量分數也將偏高，
故答案為：偏高；
③錐形瓶用蒸餾水洗滌后，雖然水未倒盡，但待測液中的H⁺的物質的量不變，則滴定時所需NaOH標準溶液中的氫氧化鈉的物質的量就不變，也就是無影響，
故答案為：無影響；
④定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應注意觀察顏色變化，確定滴定終點，
故答案為：錐形瓶內溶液顏色的變化；
⑤待測液為酸性，酚酞應為無色，當溶液轉為堿性時，溶液顏色變?yōu)榉奂t（或淺紅），所以滴定達到終點時現象為溶液由無色變?yōu)榉奂t（或淺紅）色，且半分鐘內不變色，
故答案為：溶液由無色變?yōu)榉奂t（或淺紅）色，且半分鐘內不變色；
（3）標準溶液的體積應取三次實驗的平均值，
首先確定滴定時所用的NaOH標準溶液為$\frac{20.01+19.99+20.00}{3}$mL=20.00mL，
根據題意中性甲醛溶液一定是過量的，而且1.500g 銨鹽 經溶解后，取了其中$\frac{1}{10}$進行滴定，即0.15g，
滴定結果，溶液中含有H⁺（含（CH₂）₆N₄H⁺）共0.02L××0.1010mol/L=0.00202mol，
根據4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺，每生成4molH⁺（含（CH₂）₆N₄H⁺），會消耗NH₄⁺4mol，
所以共消耗NH₄⁺0.00202mol，
其中含氮元素0.00202mol×14g/mol=0.02828g
所以氮的質量分數為$\frac{0.02828}{0.15}$×100%=18.85%，
故答案為：18.85%．

點評 本題考查物質的含量的測定，側重于中和滴定的考查，注重于學生實驗能力和分析能力和計算能力的綜合考查，為考試高頻考點，題目難度不大．