Question

1．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組為了解硫酸及其鹽的某些性質(zhì)和用途，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究．
【實(shí)驗(yàn)一】探究濃硫酸的氧化性：（圖1）

（1）寫(xiě)出燒瓶中反應(yīng)的化學(xué)方程式：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（2）B裝置可用于探究SO₂的還原性，則B中所用的試劑為：高錳酸鉀溶液、氯水、溴水、氯化鐵溶液等（任寫(xiě)一種即可）；若B裝置是品紅溶液，則B中的現(xiàn)象是品紅溶液褪色．
【實(shí)驗(yàn)二】檢驗(yàn)（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O中的金屬離子：（圖2）
（3）請(qǐng)結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)和必要的文字說(shuō)明如何檢驗(yàn)出其中的金屬離子（試劑、原理、現(xiàn)象等）：取少許于試管中，配成溶液，滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，發(fā)生反應(yīng)：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，有藍(lán)色沉淀生成[或滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加新制的氯水，變?yōu)榧t色，反應(yīng)為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；或滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，并迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃]
【實(shí)驗(yàn)三】用KHSO₄制取H₂O₂并測(cè)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)：
查閱資料得知：工業(yè)上用如下原理制取制取H₂O₂：（圖2）
現(xiàn)用此法制取一定濃度的H₂O₂，并測(cè)定H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
已知：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
①取10.00mL H₂O₂溶液（密度為1.00g/mL）置于錐形瓶中加水稀釋?zhuān)�并加稀硫酸酸化�?br />②用0.200 0mol/L KMnO₄溶液滴定；
③用同樣方法滴定四次，消耗KMnO₄溶液的體積分別為：40.00mL、39.98mL、42.02mL、40.02mL．
（4）用該原理制取H₂O₂的陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-．
（5）進(jìn)行操作②時(shí)，滴入第一滴KMnO₄溶液，溶液的紫紅色消失很慢，隨著滴定的進(jìn)行，溶液的紫紅色消失速率加快，推測(cè)其原因可能是Mn²⁺作催化劑，加快反應(yīng)速率．
（6）此H₂O₂溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.8%．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)一】（1）燒瓶中發(fā)生反應(yīng)為Cu與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫與水；
（2）B裝置可用于探究SO₂的還原性，則B中所用的試劑應(yīng)具有強(qiáng)氧化性；若B裝置是品紅溶液，二氧化硫具有漂白性，使品紅溶液褪色；
【實(shí)驗(yàn)二】（3）含有金屬離子為Fe²⁺，可以用K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗(yàn)，或者用KSCN溶液、新制的氯水檢驗(yàn)，或者利用氫氧化亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵特殊現(xiàn)象檢驗(yàn)；
【實(shí)驗(yàn)三】（4）由圖2可知，電解飽和KHSO₄溶液生成氫氣與S₂O₈^2-，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₄^2-在陽(yáng)極放電生成S₂O₈^2-；
（5）發(fā)生反應(yīng)：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，隨反應(yīng)進(jìn)行溶液中Mn²⁺濃度增大，可能是Mn²⁺起催化劑作用；
（6）消耗酸性高錳酸鉀溶液體積中42.02mL與其它數(shù)據(jù)相差較大，應(yīng)舍棄，計(jì)算其它三次體積的平均值為消耗酸性高錳酸鉀溶液的體積，根據(jù)2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑計(jì)算10mL過(guò)氧化氫溶液中H₂O₂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)一】（1）燒瓶中發(fā)生反應(yīng)為Cu與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫與水，化學(xué)反應(yīng)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（2）B裝置可用于探究SO₂的還原性，則B中所用的試劑應(yīng)具有強(qiáng)氧化性，如：高錳酸鉀溶液、氯水、溴水、氯化鐵溶液等；若B裝置是品紅溶液，二氧化硫具有漂白性，品紅溶液褪色，
故答案為：高錳酸鉀溶液、氯水、溴水、氯化鐵溶液等；品紅溶液褪色；
【實(shí)驗(yàn)二】（3）含有金屬離子為Fe²⁺，可以用K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗(yàn)，或者用KSCN溶液、新制的氯水檢驗(yàn)，或者利用氫氧化亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵特殊現(xiàn)象檢驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)方案為：取少許于試管中，配成溶液，滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，發(fā)生反應(yīng)：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，有藍(lán)色沉淀生成[或滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加新制的氯水，變?yōu)榧t色，反應(yīng)為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；或滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，并迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃ ]，
故答案為：取少許于試管中，配成溶液，滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，發(fā)生反應(yīng)：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓，有藍(lán)色沉淀生成[或滴加KSCN溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴加新制的氯水，變?yōu)榧t色，反應(yīng)為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃；或滴加NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，并迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃]；
【實(shí)驗(yàn)三】（4）由圖2可知，電解飽和KHSO₄溶液生成氫氣與S₂O₈^2-，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₄^2-在陽(yáng)極放電生成S₂O₈^2-，電極反應(yīng)式為：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-，
故答案為：2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-；
（5）發(fā)生反應(yīng)：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，隨反應(yīng)進(jìn)行溶液中Mn²⁺濃度增大，可能是Mn²⁺起催化劑作用，加快反應(yīng)速率，
故答案為：Mn²⁺作催化劑，加快反應(yīng)速率；
（6）消耗酸性高錳酸鉀溶液體積中42.02mL與其它數(shù)據(jù)相差較大，應(yīng)舍棄，消耗酸性高錳酸鉀溶液的體積為（40.00mL+39.98mL+40.02mL）÷3=40.00mL，根據(jù)2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑可知，10mL過(guò)氧化氫溶液中H₂O₂的質(zhì)量為：0.04L×0.200 0mol/L×$\frac{5}{2}$×34g/mol=0.68g，H₂O₂溶液的質(zhì)量為10mL×1.00g/mL=10g，故H₂O₂溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.68g}{10g}$×100%=6.8%，
故答案為：6.8%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、物質(zhì)性質(zhì)探究、電解原理、氧化還原反應(yīng)滴定等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)上與靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，難度中等．