(12分)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++6HCHO3H++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:
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
若NaOH标准溶液的浓度为0.101 0 mol·L-1,则该样品中氮的质量分数为________。
(1)①偏高 ②无影响 ③B ④无 粉红(或浅红)
(2)18.85%
由4NH4++6HCHO===3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定时,1 mol(CH2)6N4H+与1 mol H+相当]可知,4 mol NH4+与甲醛反应产生的H+与(CH2)6N4H+可消耗4 mol NaOH,则消耗的NaOH的物质的量等于NH4+的物质的量,若碱式滴定管没有用标准溶液清洗,则NaOH溶液浓度变小,滴定时用去NaOH溶液的体积增加,计算出的NH4+的物质的量偏大,滴定时反应的实质为H++OH-===H2O,是物质的量相等,所以锥形瓶中加水不会影响反应结果,滴定时锥形瓶中的溶液是由酸性变为中性,在酚酞为指示剂的情况下,溶液颜色由无色变为浅粉色。N的质量分数为
×100%,NaOH的体积利用三次测得的平均值为20.00 mL,代入上式可得结果。