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：4NH₄^＋ ＋ 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1.500 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滴酚酞试液，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：

①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入NaOH标准溶液进行滴定，则测得样品中氮的质量分数          （填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

②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          (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察            。

A．滴定管内液面的变化       B．锥形瓶内溶液颜色的变化

④滴定达到终点时，酚酞指示剂由          色变成        色。

（2）滴定结果如下表所示：

若NaOH标准溶液的浓度为0.1010 mol/L，则该样品中氮元素的质量分数为             。（结果保留四位有效数字）

Answer

（1）①偏高。②无影响。③B。④无；粉红(或浅红)。（2）18.75%。

【解析】

试题分析：（1）①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后，没有用NaOH标准溶液润洗就直接加入NaOH标准溶液，使滴定的氢氧化钠溶液的浓度偏小，则消耗氢氧化钠标准溶液体积判断，得测得样品中(CH2)6N4H＋偏多，因此结果氮的质量分数偏高；

②锥形瓶用蒸馏水洗涤后，水未倒尽，由于溶液中含有的被程度的物质的物质的量不变，则滴定时用去NaOH标准溶液的体积也不变，因此不会产生任何影响；

③滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察锥形瓶内溶液颜色的变化，故选项B正确；

④由于指示剂酚酞在酸溶液中，用已知浓度的碱滴定未知浓度的酸，因此开始溶液是无色，当滴定达到终点时，酚酞指示剂由无色变成浅红色；

（2）根据实验可知第一次实验反应消耗标准溶液的体积21.03mL-1.02mL=20.01mL；第二次实验反应消耗标准溶液的体积21.99mL－2.00mL＝19.99ml；第三次实验反应消耗标准溶液的体积20.20mL-0.20mL＝20.00ml；因此反应消耗标准溶液的体积是V＝(20.01mL+19.99ml+20.00ml)÷3＝20.00mL，根据酸、碱发生中和反应时的物质的量关系是1:1可知：c×25.00mL=0.1010 mol·L－1×20.00mL，解得c＝0.0808mol/L，则250mL溶液中含有(CH2)6N4H＋及H+的物质的量是0.0808mol/L×0.25L＝0.0202mol，则在1.500 g样品中含NH4+的物质的量是0.0202mol，其中含有N的质量是m(N)＝0.0202mol×14g/mol＝0.2828g，所以N元素的质量分数是（0.2828g÷1.500 g）×100%＝18.85%。

【考点定位】考查混合物中元素含量的测定、酸碱中和滴定的知识。

【名师点睛】酸碱中和滴定是中学化学的一个重要的定性实验，一般是用已知浓度的酸(或碱)滴定未知浓度的碱(或酸)的方法。要注意指示剂的选择，为了减小视觉误差，应该选择指示剂在滴定达到终点时溶液的颜色变化由浅到深。对该实验来说是用碱滴定酸，用酚酞作试剂，开始溶液无色，当达到滴定终点时，溶液由无色变为浅红色，半分钟内不变色。同时要会对具体实验操作可能引起的误差进行分析。常见的有仪器的润洗问题、读数、气泡，要会具体问题具体分析，从而得到正确的判断和计算。