Question

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

（2）實驗測得常溫下質量分數為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．測定H₂O₂水溶液pH的方法為D（填編號）
A．用酸堿指示劑測定   B．用廣泛pH試紙測定
C．用精密pH試紙測定   D．用pH計測定
（3）某實驗小組擬研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對H₂O₂分解反應速率的影響．在常溫下按照如下方案完成實驗．

實驗編號	反應物	催化劑
①	10mL 2% H2O2溶液	無
②	10mL 5% H2O2溶液	無
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．實驗①和②的目的是探究濃度對反應速率的影響．實驗時由于沒有觀察到明顯現象而無法得出結論．資料顯示，通常條件下H₂O₂較穩定，不易分解．為了達到實驗目的，你對原實驗方案的改進是向反應物中加入等量同種催化劑（或將盛有反應物的試管放在同一熱水浴中）．
ii．實驗③、④、⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關系如圖2所示．
分析該圖能夠得出的實驗結論是溶液pH越大，雙氧水分解速度越快．
（4）實驗室常用酸性高錳酸鉀標準溶液測定雙氧水的濃度，反應原理為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
2MnO₄^-+H₂O₂+H⁺═2Mn²⁺+H₂O+O₂↑
i．請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，重復滴定四次，每次消耗0.1000mol•L^-1的KMnO₄標準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

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

Answer 1

分析 （1）乙基蒽醌作催化劑，氫氣和氧氣反應生成雙氧水；
（2）i．過氧化氫是弱電解質屬于二元弱酸分部電離；ii．過氧化氫具有漂白性；
（3）i．實驗①和②的濃度不同；為了便于比較，應在相同的條件下利用一個變量來比較；
ii、由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，以此來解答；
（4）i．據氧化還原反應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大，應該舍去，求出第二、三、四三次的平均值，根據反應求出過氧化氫的濃度；
iii．滴定前有氣泡，消耗的高錳酸鉀偏多，測定結果偏高．

解答 解：（1）通過圖示可知，用乙基蒽醌作催化劑制取雙氧水，反應為：H₂+O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$H₂O₂，
故答案為：H₂+O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$H₂O₂；
（2）i．過氧化氫是弱電解質，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．過氧化氫具有漂白性，能夠將pH試紙的紅色漂白至百色，所以需用pH計測定其pH，
故答案為：D；
（3）i．實驗①和②的濃度不同，則該實驗的目的為探究濃度對化學反應速率的影響；為了便于比較，應在相同的條件下利用一個變量來比較，
則向反應物中加入等量同種催化劑（或將盛有反應物的試管放在同一熱水浴中），
故答案為：探究濃度對反應速率的影響；向反應物中加入等量同種催化劑（或將盛有反應物的試管放在同一熱水浴中）；
ii．由圖可知，⑤的反應速率最大，④的反應速率最小，結合實驗方案可知，堿性環境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環境能減小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^-反應得電子5mol，每有1molH₂O₂反應，失電子2mol，所以高錳酸根和過氧化氫的物質的量之比為2：5，其化學計量數分別為2、5，在據原子守恒，得出錳離子和氧分子前的化學計量數也是2和5，再據電荷守恒配平氫離子為6，據H原子守恒，水的化學計量數為8，化學方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
ii．由于第一次數據誤差過大，故舍去；其它三組的平均值為 18.00ml，根據反應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，導致消耗的標準液偏大，測定結果偏高，
故答案為：偏高．

點評 本題考查影響化學反應速率因素、化學方程式書寫、電離方程式書寫等知識，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，能夠較好的考查學生實驗設計、數據處理、圖象分析的綜合能力．