Question

16．過(guò)氧化氫是重要的氧化劑和還原劑，常用于消毒、殺菌、漂白等．請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題：
（1）目前常用乙基蒽醌法制備過(guò)氧化氫，主要過(guò)程如圖1，此過(guò)程的總方程式為H₂+O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$H₂O₂．

（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得常溫下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.51%H₂O₂水溶液（密度為1g/mL）的pH為5
i．寫出H₂O₂溶于水的電離方程式H₂O₂?H⁺+HO₂^-HO₂^-?H⁺+O₂^2-．
ii．測(cè)定H₂O₂水溶液pH的方法為D（填編號(hào)）
A．用酸堿指示劑測(cè)定   B．用廣泛pH試紙測(cè)定
C．用精密pH試紙測(cè)定   D．用pH計(jì)測(cè)定
（3）某實(shí)驗(yàn)小組擬研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對(duì)H₂O₂分解反應(yīng)速率的影響．在常溫下按照如下方案完成實(shí)驗(yàn)．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	反應(yīng)物	催化劑
①	10mL 2% H2O2溶液	無(wú)
②	10mL 5% H2O2溶液	無(wú)
③	10mL 5% H2O2 溶液	0.1gMnO2粉末
④	10mL 5% H2O2 溶液+少量HCl溶液	0.1gMnO2粉末
⑤	10mL 5%  H2O2 溶液+少量NaOH溶液	0.1gMnO2粉末

i．實(shí)驗(yàn)①和②的目的是探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響．實(shí)驗(yàn)時(shí)由于沒(méi)有觀察到明顯現(xiàn)象而無(wú)法得出結(jié)論．資料顯示，通常條件下H₂O₂較穩(wěn)定，不易分解．為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你�?duì)原實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)是向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）．
ii．實(shí)驗(yàn)③、④、⑤中，測(cè)得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖2所示．
分析該圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是溶液pH越大，雙氧水分解速度越快．
（4）實(shí)驗(yàn)室常用酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定雙氧水的濃度，反應(yīng)原理為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
2MnO₄^-+H₂O₂+H⁺═2Mn²⁺+H₂O+O₂↑
i．請(qǐng)配平以上離子方程式2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
ii．用移液管吸取25.00mL試樣置于錐形瓶中，重復(fù)滴定四次，每次消耗0.1000mol•L^-1的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液體積如下表所示：

	第一次	第二次	第三次	第四次
體積（mL）	17.10	18.10	18.00	17.90

計(jì)算試樣中過(guò)氧化氫的濃度為0.18mol•L-1．
iii．若滴定前尖嘴中有氣泡滴定后消失，則測(cè)定結(jié)果偏高（“偏高”或“偏低”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）乙基蒽醌作催化劑，氫氣和氧氣反應(yīng)生成雙氧水；
（2）i．過(guò)氧化氫是弱電解質(zhì)屬于二元弱酸分部電離；ii．過(guò)氧化氫具有漂白性；
（3）i．實(shí)驗(yàn)①和②的濃度不同；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個(gè)變量來(lái)比較；
ii、由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，以此來(lái)解答；
（4）i．據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒和原子守恒配平方程式；
ii．第一次滴定體積和其它三次差距過(guò)大，應(yīng)該舍去，求出第二、三、四三次的平均值，根據(jù)反應(yīng)求出過(guò)氧化氫的濃度；
iii．滴定前有氣泡，消耗的高錳酸鉀偏多，測(cè)定結(jié)果偏高．

解答 解：（1）通過(guò)圖示可知，用乙基蒽醌作催化劑制取雙氧水，反應(yīng)為：H₂+O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$H₂O₂，
故答案為：H₂+O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$H₂O₂；
（2）i．過(guò)氧化氫是弱電解質(zhì)，H₂O₂溶液顯酸性屬于二元弱酸分部電離，電離的方程式為：H₂O₂?H⁺+HO₂^- HO₂^-?H⁺+O₂^2-；
故答案為：H₂O₂?H⁺+HO₂^- HO₂^-?H⁺+O₂^2-；
ii．過(guò)氧化氫具有漂白性，能夠?qū)�pH試紙的紅色漂白至百色，所以需用pH計(jì)測(cè)定其pH，
故答案為：D；
（3）i．實(shí)驗(yàn)①和②的濃度不同，則該實(shí)驗(yàn)的目的為探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；為了便于比較，應(yīng)在相同的條件下利用一個(gè)變量來(lái)比較，
則向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中），
故答案為：探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；向反應(yīng)物中加入等量同種催化劑（或?qū)⑹⒂蟹磻?yīng)物的試管放在同一熱水浴中）；
ii．由圖可知，⑤的反應(yīng)速率最大，④的反應(yīng)速率最小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案可知，堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率，即：溶液pH越大，雙氧水分解速度越快，
故答案為：溶液pH越大，雙氧水分解速度越快；
（4）i．每有1molMnO₄^-反應(yīng)得電子5mol，每有1molH₂O₂反應(yīng)，失電子2mol，所以高錳酸根和過(guò)氧化氫的物質(zhì)的量之比為2：5，其化學(xué)計(jì)量數(shù)分別為2、5，在據(jù)原子守恒，得出錳離子和氧分子前的化學(xué)計(jì)量數(shù)也是2和5，再據(jù)電荷守恒配平氫離子為6，據(jù)H原子守恒，水的化學(xué)計(jì)量數(shù)為8，化學(xué)方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
ii．由于第一次數(shù)據(jù)誤差過(guò)大，故舍去；其它三組的平均值為 18.00ml，根據(jù)反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂，n（H₂O₂）=2.5×n（MnO₄^-）=2.5×0.1000mol•L^-1×0.018L，c（H₂O₂）=$\frac{2.5×0.1×0.018}{0.025}$=0.18 mol/L，
故答案為：0.18；
iii．滴定前尖嘴中有氣泡，導(dǎo)致消耗的標(biāo)準(zhǔn)液偏大，測(cè)定結(jié)果偏高，
故答案為：偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查影響化學(xué)反應(yīng)速率因素、化學(xué)方程式書(shū)寫、電離方程式書(shū)寫等知識(shí)，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，能夠較好的考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、圖象分析的綜合能力．