空气中甲醛含量的简易测定.doc

研究性学习实验的准备与实验教学研究实验
——空气中甲醛气体含量的简易测定
【实验计划】
一、实验目的：
1.学习和探讨空气中甲醛气体含量简易测定的方法和技能。
2．通过空气中甲醛气体含量测定装置和操作方法的设计，培养实验设计和创造性思维能力。
3．通过甲醛气体含量测定的研究性学习实验的体验，探讨组织中学生进行研究性学习实验的方法。
二、实验原理：
甲醛的分子结构为，含有醛基，因而甲醛与其他醛一样易
发生氧化反应。甲醛与强氧化剂高锰酸钾在酸条件下，可发生如下反
应：
2MnO4－+5HCHO+6H+2Mn2++5CO2↑+8H2O
反应时，可利用MnO4－离子自身的颜色变化指示反应是否完成。
三、实验计划
1.资料收集
a.居室的豪华装璜往往带来甲醛对室内空气的污染。被装璜的天花板、墙壁贴面使用的塑料、地毯、隔热材料、塑料家具、油漆涂料以及衣服织物等一般都会有甲醛。一般甲醛污染的程度随装璜的豪华程度而加大。甲醛是一种无色易溶于水的有刺激性气味的气体。甲醛对人体有害，主要是因为甲醛可经呼吸道、消化道及皮肤吸收，引起组织蛋白的凝固坏死，从而具有杀伤力。长期接触低剂量的甲醛还可引起呼吸道疾病，引起新生儿体质降低，染色体异常，甚至引起鼻咽癌。室内空气中甲醛气体最高允许浓度为20mg∕m3。
b．甲醛结构中由于醛基的存在，因而甲醛具有强的还原性，极易被氧化剂所氧化。以高锰酸钾作氧化剂，每升溶液中只要有10－5molKMnO4即可显示出紫红色，与甲醛气体反应则溶液由紫红色变为无色，化学反应方程式如下：
2MnO4－+5HCHO+6H+2Mn2++8H2O+5CO2
c.KMnO4氧化能力强，易和水中的有机物、空气中的尘埃及氨等还原性物质作用KMnO4还能自行分解：4KMnO4+2H2O＝4KOH+4MnO2↓+3O2↑
在中性溶液中，KMnO4自行分解的速度很慢，但Mn2+和MnO2的存在能加速其分解，见光分解得更快。另外，市售的KMnO4中常会有少量MnO2等其他杂质。可见，KMnO4溶液的浓度容易改变，必须正确地配制（精确的分析测定时必须对KMnO4溶液进行标定）和保存。正确配制和保存的溶液应呈中性、避光、防尘、不含MnO2。
d．醛类可使无色的品红醛试剂（也叫Schiff试剂）显紫红色，且很灵敏，甲醛所显的紫红色加硫酸后不消失（其他醛所显颜色褪去），因此，品红醛试剂（在品红的红色溶液中通二氧化硫所得的无色溶液）可用于检验甲醛和区别其他醛。

2.实验方案：
测定装置

实验步骤
①KMnO4标准溶液配制
称取1.5800g高锰酸钾，用少量水溶解后转移到1000mL容量瓶中，准确定容（注意：KMnO4溶液色深，液面弯月面不易看出，读数时应参看液面的最高线）。取此溶液
1mL稀释100倍，即得1×10－4mol/L高锰酸钾溶液。配制好的溶液存放在清洁带塞的棕色瓶中，注意随配随用。
②用1ml吸量管准确吸取2ml1×10－4mol/L高猛酸钾溶液，注入小支管试管中，加入1滴6mol/L硫酸溶液，塞上带玻璃管的塞子，按图连接好装置。将此装置置于室内，检测前关闭门窗至少3h以上，放置在待测房间距离地面0.8~1.5m的位置。吸气前把注射器推到底部，把针头插入直管橡皮塞中，针头要在橡皮塞另一端露出，缓慢的抽动注射器到尽头，然后把针头拔下，把注射器中的空气排出，插上针头再抽气。如此循环。这样每次吸气250ml，直到紫红色褪尽为止，记录吸气次数。
③计算室内甲醛的浓度
设抽气次数为n,室内甲醛浓度为cmol／L
4KMnO4～5HCHO
4 5
2×10－4250nc
由4×50nc=5×2×10－4即可得c
四、注意事项：
排气时应彻底排尽注射器中的空气，吸气时要缓慢抽动注射器，否则测定结果偏低
KMnO4溶液不稳定，最好随用随配，且低温保存
强酸性环境更有利于KMnO4甲醛的反应彻底进行
【问题与讨论】
甲醛分子结构中含有什么基团?此基团决定了甲醛具有什么重要的化学性质？
答：甲醛结构中由于醛基的存在，因而甲醛具有强的还原性，极易被氧化剂所氧化。
酸性高锰酸钾溶液具有什么重要的化学性质？高锰酸钾溶液显何颜色,其显色的灵敏度如何?
答：酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性。高锰酸钾溶液显紫红色。以高锰酸钾作氧化剂，每升溶液中只要有10－5molKMnO4即可显示出紫红色，与甲醛气体反应则溶液由紫红色变为无色，化学反应方程式如下：
2MnO4－+5HCHO+6H+2Mn2++8H2O+5CO2
气态物质跟溶液中的物质发生化学反应的一般装置是怎样的？要使气态物质跟溶液中的物质发生完全反应，其实验装置和操作各应注意什么?
答：气态物质跟溶液中的物质发生化学反应的一般装置是将气体导入装有反应物的装置中。应注意装置的气密性要良好、导管要尽量伸到溶液底部使气体与溶液