Question

18．甲醛是深受關(guān)注的有機(jī)化合物．甲醛含量的測定有多種方法，例如：在調(diào)至中性的亞硫酸鈉溶液中加入甲醛水溶液，經(jīng)充分反應(yīng)后，產(chǎn)生的氫氧化鈉的物質(zhì)的量與甲醛的物質(zhì)的量相等，然后用已知濃度的硫酸滴定氫氧化鈉．
完成下列填空：
（1）將4.00mL甲醛水溶液加入到經(jīng)調(diào)至中性的亞硫酸鈉溶液中，充分反應(yīng)后，用濃度為1.100mol/L的硫酸滴定，至終點(diǎn)時(shí)耗用硫酸20.00mL．甲醛水溶液的濃度為11mol/L．
（2）上述滴定中，若滴定管規(guī)格為50mL，甲醛水溶液取樣不能超過10mL．
（3）工業(yè)甲醛含量測定的另一種方法：在甲醛水溶液中加入過氧化氫，將甲醛氧化為甲酸，然后用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定．
HCHO+H₂O₂→HCOOH+H₂O
NaOH+HCOOH→HCOONa+H₂O
已知H₂O₂能氧化甲酸生成二氧化碳和水．
如果H₂O₂用量不足，會導(dǎo)致甲醛含量的測定結(jié)果偏低（選填“偏高”、“偏低”或“不受影響”），因?yàn)镠CHO未完全氧化；如果H₂O₂過量，會導(dǎo)致甲醛含量的測定結(jié)果偏低（選填“偏高”、“偏低”或“不受影響”），因?yàn)椴糠諬COOH被氧化．
（4）甲醛和新制氫氧化銅的反應(yīng)顯示了甲醛的還原性，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式通常表示如下：
HCHO+2Cu（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$HCOOH+Cu₂O↓+2H₂O
若向足量新制氫氧化銅中加入少量甲醛，充分反應(yīng)，甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一判斷．
①主要儀器：試管酒精燈
②可供選用的試劑：硫酸銅溶液、甲醛、甲酸、氫氧化鈉溶液
向氫氧化鈉溶液中滴入硫酸銅溶液，震蕩，然后加入甲酸，加熱至沸．如果出現(xiàn)磚紅色沉淀，表明甲酸或甲酸鹽會繼續(xù)與氫氧化銅反應(yīng)，甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽．

Answer 1

分析 產(chǎn)生的氫氧化鈉的物質(zhì)的量與甲醛的物質(zhì)的量相等，
（1）將4.00mL甲醛水溶液加入到經(jīng)調(diào)至中性的亞硫酸鈉溶液中，充分反應(yīng)后，得到溶液中含有NaOH，由硫酸的物質(zhì)的量可得NaOH，以此確定甲醛的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算濃度；
（2）若滴定管規(guī)格為50mL，如硫酸全部反應(yīng)，體積為50mL，則可知消耗硫酸的物質(zhì)的量，可知需要甲醛的物質(zhì)的量，結(jié)合（1）濃度，可確定體積；
（3）如果H₂O₂用量不足，則HCHO未被完全氧化，生成HCOOH偏低，消耗的NaOH偏低，會導(dǎo)致甲醛含量的測定結(jié)果偏低，如果H₂O₂過量，導(dǎo)致部分HCOOH進(jìn)一步被氧化生成二氧化碳或碳酸，消耗氫氧化鈉偏少；
（4）甲酸、甲酸鹽中都含有醛基，在足量新制氫氧化銅濁液中加熱條件下可進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸鹽，如證明甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽，可配制氫氧化銅濁液，加入氫氧化鈉至堿性，與甲酸在堿性條件下加熱，觀察是否有磚紅色沉淀生成，如有，可說明甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽，否則，可生成甲酸或甲酸鹽．

解答 解：產(chǎn)生的氫氧化鈉的物質(zhì)的量與甲醛的物質(zhì)的量相等，
（1）n（H₂SO₄）=1.100mol/L×0.02L=0.022mol，
將4.00mL甲醛水溶液加入到經(jīng)調(diào)至中性的亞硫酸鈉溶液中，充分反應(yīng)后，得到溶液中含有NaOH，加入硫酸發(fā)生H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，
則n（HCHO）=n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=0.044mol，
c（HCHO）=$\frac{0.044mol}{0.004L}$=11mol/L，
故答案為：11；
（2）若滴定管規(guī)格為50mL，如硫酸全部反應(yīng)，體積為50mL，則可知消耗硫酸的物質(zhì)的量為0.05L×1.1mol/L=0.055mol，
則n（HCHO）=n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=0.11mol，
甲醛水溶液取樣不能超過的體積為$\frac{0.11mol}{11mol/L}$=0.01L=10mL，
故答案為：10；
（3）發(fā)生HCHO+H₂O₂→HCOOH+H₂O，NaOH+HCOOH→HCOONa+H₂O，關(guān)系式為HCHO～NaOH，如果H₂O₂用量不足，則HCHO未被完全氧化，生成HCOOH偏低，消耗的NaOH偏低，會導(dǎo)致甲醛含量的測定結(jié)果偏低，
如果H₂O₂過量，導(dǎo)致部分HCOOH進(jìn)一步被氧化生成二氧化碳或碳酸，二氧化碳逸出導(dǎo)致消耗氫氧化鈉偏少，
故答案為：偏低；HCHO未被完全氧化；偏低；部分HCOOH被氧化；
（4）因新制氫氧化銅足量，且甲酸、甲酸鹽中都含有醛基，在足量新制氫氧化銅濁液中加熱條件下可進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸鹽，如證明甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽，可配制氫氧化銅濁液，加入氫氧化鈉至堿性，與甲酸在堿性條件下加熱，觀察是否有磚紅色沉淀生成，如有，可說明甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽，否則，可生成甲酸或甲酸鹽．
故答案為：向氫氧化鈉溶液中滴入硫酸銅溶液，震蕩，然后加入甲酸，加熱至沸．如果出現(xiàn)磚紅色沉淀，表明甲酸或甲酸鹽會繼續(xù)與氫氧化銅反應(yīng)，甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸或甲酸鹽．

點(diǎn)評 本題為2015年上海高考題，以甲醛為載體綜合考查物質(zhì)的性質(zhì)探究以及含量測定，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算能力的考查，有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)習(xí)的積極性，難度中等．