Question

13．過氧化氫的水溶液稱為雙氧水，常用作消毒劑、殺菌、漂白及工業(yè)生產(chǎn)原料等．
某實驗小組取一定量的過氧化氫溶液，測定H₂O₂的含量，并探究H₂O₂的某些性質、應用．
Ⅰ．測定市售過氧化氫溶液中H₂O₂的質量分數(shù)
（1）量取10.00mL密度為ρ g/mL的市售過氧化氫溶液，應選用儀器是B（填序號）；
A．10mL量筒    B．酸式滴定管       C．堿式滴定管        D．50mL燒杯
（2）將上述溶液稀釋至250mL，操作中用到的玻璃儀器是：燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管（填名稱）；
（3）取25.00mL（2）中稀溶液至錐形瓶中，加適量稀硫酸酸化，用c mol/L KMnO₄標準液滴定，
①完成反應的離子方程式：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺→2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
②該小組一共進行了四次測定實驗，實驗結果記錄如下：

實驗次數(shù)	第一次	第二次	第三次	第四次
消耗KMnO4溶液體積/mL	25.00	25.02	20.00	24.98

根據(jù)所給數(shù)據(jù)，計算原過氧化氫溶液中H₂O₂質量分數(shù)$\frac{1700C}{8ρ}%$．
（4）下列操作會導致測定結果偏高的是ABC．
A．滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定的氣泡消失
B．將H₂O₂溶液稀釋成250.00mL溶液時，定容俯視刻度線
C．終點時，滴入一滴KMnO₄溶液，溶液呈紅色，向紅色溶液返滴一滴H₂O2溶液仍呈紅色
Ⅱ．探究H₂O₂的性質
（5）上述測定原理，H₂O₂體現(xiàn)還原性；
（6）若要驗證H₂O₂不穩(wěn)定性，操作是取適量過氧化氫溶液于試管中加熱，用帶火星木條于試管口，木條復燃．
Ⅲ．探究H₂O₂的應用
（7）為研究工業(yè)生產(chǎn)流程中雙氧水的用量、調節(jié)的pH、反應時間三個關鍵生產(chǎn)條件對產(chǎn)品質量的影響，需要進行七組實驗，若實驗序號1是該流程的理論最佳生產(chǎn)條件，請在下表中填入實驗序號為5、6、7的三組實驗條件．

實驗序號	1	2	3	4	5	6	7
雙氧水（mL）	0.5	0.4	0.6	0.5
pH	11	11	11	10
反應時間	3	3	3	3

Answer 1

分析 I．（1）過氧化氫能電離出氫離子而使其溶液呈弱酸性，酸式滴定管盛放酸性溶液，堿式滴定管盛放堿性溶液；
（2）配制一定物質的量濃度溶液需要容量瓶、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒；
（3）①該反應中Mn元素化合價由+7價變?yōu)?2價、O元素化合價由-1價變?yōu)?價，轉移電子數(shù)為10；
②表格中第三次數(shù)據(jù)錯誤舍去，根據(jù)高錳酸鉀和雙氧水之間的關系式計算雙氧水的質量，再根據(jù)質量分數(shù)公式計算其質量分數(shù)；
（4）A．滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定后氣泡消失，導致高錳酸鉀溶液體積偏大，高錳酸鉀溶液濃度不變，則高錳酸鉀的物質的量偏大；
B．將H₂O₂溶液配制成250.00mL溶液時，定容俯視刻度線，導致溶液體積偏小，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算溶液濃度；
C．判斷終點時，滴入一滴KMnO₄溶液，溶液呈紅色，向紅色溶液再滴一滴H₂O₂溶液仍呈紅色，說明加入的高錳酸鉀的體積偏大，高錳酸鉀的物質的量偏大；
II．（5）該反應中雙氧水中O元素化合價的化合價由-1價變?yōu)?價，則雙氧水作還原劑；
（6）雙氧水不穩(wěn)定，受熱易分解生成氧氣
（7）表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH=11，反應時間=3，依題意：本題是單一變量的對比試驗，而且雙氧水的濃度已試驗序號1，2，3研究了，因此現(xiàn)只研究PH和反應時間．

解答 解：I．（1）酸式滴定管盛放酸性溶液，堿式滴定管盛放堿性溶液，過氧化氫能電離出氫離子而使其溶液呈弱酸性，所以量取雙氧水的滴定管應該用酸式滴定管，
故答案為：B；
（2）配制一定物質的量濃度雙氧水溶液還需要250mL容量瓶、膠頭滴管定容，故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；
（3）①該反應中Mn元素化合價由+7價變?yōu)?2價，高錳酸根離子作氧化劑，則雙氧水作還原劑，O元素化合價由-1價變?yōu)?價，所以有氧氣生成，轉移電子數(shù)為10，根據(jù)轉移電子及原子守恒配平方程式為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
故答案為：2；5；6；2；8；5O₂↑；
②該小組一共進行了四次測定實驗，根據(jù)實驗結果記錄，表格中第三次數(shù)據(jù)錯誤舍去，滴定三次，平均耗用c mol/L KMnO₄標準溶液25mL，
設參加反應的雙氧水的質量為x，
     2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
     2mol    170g
C×25×10^-3mol  x
2mol：170g=C×25×10^-3mol：x
x=$\frac{25×170×C×1{0}^{-3}}{2}$g，
其質量分數(shù)=$\frac{25mL}{250mL}$×$\frac{25×170×C×1{0}^{-3}}{\frac{2}{10ρ}}×100%$=$\frac{1700C}{8ρ}%$，
故答案為：$\frac{1700C}{8ρ}%$；
（4）A．滴定前滴定管尖嘴中有氣泡，滴定后氣泡消失，導致高錳酸鉀溶液體積偏大，高錳酸鉀溶液濃度不變，則高錳酸鉀的物質的量偏大，導致測定雙氧水的值偏高；
B．將H₂O₂溶液配制成250.00mL溶液時，定容俯視刻度線，導致溶液體積偏小，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$知，導致物質的量濃度偏高；
C．判斷終點時，滴入一滴KMnO₄溶液，溶液呈紅色，向紅色溶液再滴一滴H₂O₂溶液仍呈紅色，說明加入的高錳酸鉀的體積偏大，高錳酸鉀的物質的量偏大，導致測定雙氧水的值偏高，
故選ABC；
II．（5）該反應中雙氧水中O元素化合價的化合價由-1價變?yōu)?價，則雙氧水作還原劑，還原劑體現(xiàn)還原性，
故答案為：還原；
（6）雙氧水不穩(wěn)定，受熱易分解生成氧氣，其操作是：取適量過氧化氫溶液于試管中加熱，用帶火星木條于試管口，木條復燃，
故答案為：取適量過氧化氫溶液于試管中加熱，用帶火星木條于試管口，木條復燃；
（7）表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH=11，反應時間=3，依題意：本題是單一變量的對比試驗，而且雙氧水的濃度已試驗序號1，2，3研究了，因此現(xiàn)只研究PH和反應時間．表格中雙氧水的濃度必須是0.5，pH有兩個11，一個大于11即可，可以是12、13等．反應時間必須大于、等于、小于3各一個．
故答案為：

5	6	7
0.5	0.5	0.5
11	11	12（＞11即可）
4（＞3即可）	2（＜3即可）	3

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點評 本題考查探究物質的含量測定及性質實驗方案設計，側重考查學生實驗操作、知識運用能力，涉及方程式的配平、滴定實驗、氧化還原反應、物質檢驗、儀器使用等知識點，明確實驗原理是解本題關鍵，難點是誤差分析，題目難度中等．