Question

3．實驗室常利用甲醛法（HCHO）測定（NH₄）₂SO₄樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其反應(yīng)原理為：4NH₄⁺+6HCHO═3H⁺+6H₂O+（CH₂）₆N₄H⁺
[滴定時，1mol（CH₂）₆N₄H⁺與 l mol H⁺相當(dāng)]，然后用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定反應(yīng)生成的酸，某興趣小組用甲醛法進(jìn)行了如下實驗：
步驟Ⅰ稱取樣品1.500g．
步驟Ⅱ?qū)�樣品溶解后，完全轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中，定容，充分搖勻．
步驟Ⅲ量取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中，加入10mL20%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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點．按上述操作方法再重復(fù)2次．
（1）步驟Ⅱ中除容量瓶還需要燒杯、玻璃棒、膠頭滴管玻璃儀器
（2）根據(jù)步驟Ⅲ填空：
①量取樣品溶液用酸式滴定管（填酸式或堿式）②滴定管用蒸餾水洗滌后，直接量取樣品溶液，則測得樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．③裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失；則測得樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
④滴定達(dá)到終點時，現(xiàn)象溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色
（3）滴定結(jié)果如表所示：

滴定次數(shù)	待測溶液的體積/mL	標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	25.00	1.02	21.05
2	25.00	2.00	22.01
3	25.00	0.50	21.50
4	25.00	0.20	20.22

若NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度為0.1010mol•L^-1，則該樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.04%（保留兩位小數(shù)）（N的相對原子質(zhì)量為14）

Answer 1

分析 （1）溶解時，需要燒杯、玻璃棒，轉(zhuǎn)移時，需要容量瓶、玻璃棒，定容時，需要膠頭滴管；
（2）①根據(jù)（NH₄）₂SO₄溶液水解呈酸性，應(yīng)該選用酸式滴定管；
②③根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析不當(dāng)操作對相關(guān)物理量的影響，以此判斷濃度的誤差；
④根據(jù)酚酞的變色范圍確定滴定終點時顏色變化；
（3）先根據(jù)數(shù)據(jù)的有效性，舍去一組，標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積應(yīng)取三次實驗的平均值，根據(jù)題意，中性甲醛溶液一定是過量的，而且1.500g 銨鹽 經(jīng)溶解后，取了其中1/10進(jìn)行滴定，即0.15g，根據(jù)n=cV計算消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]會消耗NH₄⁺4mol，據(jù)此計算銨根離子物質(zhì)的量，再計算氮元素的質(zhì)量，據(jù)此計算解答．

解答 解：（1）步驟Ⅱ是配制中一定物質(zhì)的量濃度的溶液，所需玻璃儀器除容量瓶外還有：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；
故答案為：燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；
（2）①（NH₄）₂SO₄溶液水解呈酸性，應(yīng)該選用酸式滴定管量取，故答案為：酸式；
②滴定管用蒸餾水洗滌后，直接量取樣品溶液，溶液被稀釋，溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度偏小，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏小，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，c（待測）偏小，則測得樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低，故答案為：偏低；
③裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，c（待測）偏大，則測得樣品中氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，故答案為：偏高；
④待測液為酸性，酚酞應(yīng)為無色，當(dāng)溶液轉(zhuǎn)為堿性時，溶液顏色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色，說明到達(dá)終點；
故答案為：溶液剛好由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
（3）標(biāo)準(zhǔn)溶液的4次體積分別為：20.03mL，20.01mL，21.00mL，20.02mL，第3組舍去，應(yīng)取三次實驗的平均值為20.02mL，
根據(jù)題意，中性甲醛溶液一定是過量的，而且1.500g 銨鹽 經(jīng)溶解后，取了其中1/10進(jìn)行滴定，即0.15g，
滴定結(jié)果，溶液中含有H⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]共0.0202L×0.1010mol•L^-1=0.00202mol
根據(jù)方程式可知每生成4molH⁺[含（CH₂）₆N₄H⁺]會消耗NH₄⁺4mol，所以共消耗NH₄⁺0.00204mol，
其中含氮元素0.00204mol×14g/mol=0.02856g
所以氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.02856g}{0.15g}$×100%=19.04%，
故答案為：19.04．

點評 本題考查物質(zhì)的含量的測定，側(cè)重于中和滴定的考查，注重于學(xué)生實驗?zāi)芰�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．