Question

3．某小組通過實(shí)驗(yàn)研究Na₂O₂與水的反應(yīng)．

操作	現(xiàn)象
向盛有4gNa2O2的燒杯中加入50mL蒸餾水得到溶液a	劇列反應(yīng)，產(chǎn)生能使帶火星木條復(fù)燃的氣體
取5mL溶液a于試管中，滴入兩滴酚酞	�。�溶液變紅 ⅱ．10分種后溶液顏色明顯變淺，稍后，溶液變?yōu)闊o色

（1）Na₂O₂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
（2）ⅱ中溶液褪色可能是溶液a中存在較多的H₂O₂與酚酞發(fā)生了反應(yīng)．
Ⅰ．甲同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了H₂O₂的存在：取少量溶液a，加入試劑MnO₂（填化學(xué)式），有氣體產(chǎn)生．
Ⅱ．乙同學(xué)查閱資料獲悉：用KMnO₄可以測(cè)定H₂O₂的含量：取15.00mL溶液a，用稀H₂SO₄酸化，逐滴加入0.003mol•L^-1KMnO₄溶液，產(chǎn)生氣體，溶液褪色速率開始較慢后變快，至終點(diǎn)時(shí)共消耗20.00mLKMnO₄溶液．
①請(qǐng)配平：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O
②溶液a中c（H₂O₂）=0.01mol•L^-1．
③溶液褪色速率開始較慢后變快的原因可能是反應(yīng)生成的Mn²⁺作催化劑．
（3）為探究現(xiàn)象ⅱ產(chǎn)生的原因，同學(xué)們繼續(xù)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
Ⅲ．向H₂O₂溶液中滴入兩滴酚酞，振蕩，加入5滴0.1mol•L^-1NaOH溶液，溶液變紅又迅速變無色且產(chǎn)生氣體，10分鐘后溶液變無色．
Ⅳ．向0.1mol•L^-1NaOH溶液中滴入兩滴酚酞的，振蕩，溶液變紅，10分鐘后溶液顏色無明顯變化；向該溶液中通入O₂，溶液顏色無明顯變化．
①從實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ中，可得出的結(jié)論是堿性條件下，H₂O₂能與酚酞反應(yīng)而O₂不能．
②同學(xué)們進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了溶液a中滴入酚酞后，H₂O₂與酚酞發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)方案是：取少量溶液a于試管中，加入MnO₂，充分反應(yīng)后，向上層清液中滴入2滴酚酞后變紅，10分鐘后，溶液顏色無明顯變化．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生能使帶火星木條復(fù)燃的氣體，說明有氧氣產(chǎn)生，溶液變紅說明有堿生成，據(jù)此寫化學(xué)方程式；
（2）Ⅰ、能使H₂O₂產(chǎn)生氣體通常用MnO₂作催化劑，據(jù)此答題；
Ⅱ、①KMnO₄與H₂O₂反應(yīng)，有氣體產(chǎn)生，說明有氧氣，溶液褪色說明KMnO₄被還原，再根據(jù)電子得失守恒和電荷守恒可寫出離子方程式；
②根據(jù)KMnO₄與H₂O₂反應(yīng)的物質(zhì)的量之比求得H₂O₂的物質(zhì)的量，進(jìn)而求得溶液a中c（H₂O₂）；
③一般情況下在開始時(shí)反應(yīng)物濃度較大，反應(yīng)速率應(yīng)當(dāng)較快，但現(xiàn)在是溶液褪色速率開始較慢后變快，則可能是產(chǎn)生新的物質(zhì)，且此物質(zhì)對(duì)反應(yīng)有催化作用，從而加快了反應(yīng)速率，據(jù)此分析；
（3）①分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ，可知在Ⅲ中有H₂O₂溶液而Ⅱ中有氧氣，其它物質(zhì)相同，而現(xiàn)象出現(xiàn)了差異，說明Ⅲ中溶液變紅又迅速變無色是因H₂O₂而不是氧氣，據(jù)此答題；
②要進(jìn)一步驗(yàn)證溶液a中滴入酚酞后，H₂O₂與酚酞發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，可以與（3）中的Ⅲ再對(duì)比，即可以先將H₂O₂分解掉，再看顏色變化情況，就可說明問題，據(jù)此答題．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生能使帶火星木條復(fù)燃的氣體說明有氧氣產(chǎn)生，溶液變紅說明有堿生成，據(jù)此寫化學(xué)方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（2）Ⅰ、能使H₂O₂產(chǎn)生氣體通常用MnO₂作催化劑；
故答案為：MnO₂；
Ⅱ、①KMnO₄與H₂O₂反應(yīng)，有氣體產(chǎn)生，說明有氧氣，溶液褪色說明KMnO₄被還原，再根據(jù)電子得失守恒和電荷守恒可寫出離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
故答案為：2、5、6H⁺、2、5、8；
②根據(jù)KMnO₄與H₂O₂反應(yīng)的離子方程式可知關(guān)系式為：
               2MnO₄^-～5H₂O₂
               2mol     5mol                                     
0.003mol•L^-1×0.02L     n（H₂O₂）  
n（H₂O₂）=1.5×10^-4mol
c（H₂O₂）=$\frac{1.5×1{0}^{-4}mol}{1.5×1{0}^{-2}L}$=0.01mol/L
故答案為：0.01mol/L；
③一般情況下在開始時(shí)反應(yīng)物濃度較大，反應(yīng)速率應(yīng)當(dāng)較快，但現(xiàn)在是溶液褪色速率開始較慢后變快，則可能是產(chǎn)生新的物質(zhì)，且此物質(zhì)對(duì)反應(yīng)有催化作用，從而加快了反應(yīng)速率，根據(jù)離子反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，可知，起催化作的產(chǎn)物為Mn²⁺；
故答案為：反應(yīng)生成的Mn²⁺作催化劑；
（3）①分析對(duì)比分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)Ⅲ和Ⅳ，可知在Ⅲ中有H₂O₂溶液而Ⅱ中有氧氣，其它物質(zhì)相同，而現(xiàn)象出現(xiàn)了差異，就說明Ⅲ中溶液變紅又迅速變無色是因H₂O₂而不是氧氣；
故答案為：堿性條件下，H₂O₂能與酚酞反應(yīng)而O₂不能；
②要進(jìn)一步驗(yàn)證溶液a中滴入酚酞后，H₂O₂與酚酞發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，可以與（3）中的Ⅲ再對(duì)比，即可以先將H₂O₂分解掉，再看顏色變化情況，就可說明問題了；
故答案為：加入MnO₂，充分反應(yīng)后，向上層清液中滴入2滴酚酞后變紅，10分鐘后，溶液顏色無明顯變化．

點(diǎn)評(píng) 本題以物質(zhì)的性質(zhì)為背景，考查了離子方程式書寫、化學(xué)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用元素化合物知識(shí)的能力要求較高，題目難度中等．