Question

某同學(xué)在學(xué)習(xí)“硫酸及其鹽的某些性質(zhì)與用途“中，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)探究．
【實(shí)驗(yàn)一】探究濃硫酸的氧化性
將實(shí)驗(yàn)室常用的藥品放入如右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置后，加熱裝置甲．（夾持和加熱裝置省略）
（1）該裝置設(shè)計(jì)上存在明顯缺陷，請指出：

裝置乙不應(yīng)有瓶塞

．
（2）寫出裝置甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式

Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O（或C+2H₂SO₄（濃）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O）

．
（3）裝置乙中的試劑是

氫氧化鈉溶液（或氫氧化鉀溶液等）

．
【實(shí)驗(yàn)二】探究某硫酸亞鐵鹽固體是否變質(zhì)
（4）請你幫助該同學(xué)完成如下實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論

【實(shí)驗(yàn)三】用KHSO₄制取H₂O₂并測其質(zhì)量分?jǐn)?shù)
查閱資料得知：工業(yè)上用電解KHSO₄飽和溶液制取H₂O₂，示意圖如圖：

該同學(xué)用此法制取一定濃度的H₂O₂，并進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)測定H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
①取5.00mL H₂O₂溶液（密度為1.00g/mL）置于錐形瓶中加水稀釋，再加稀硫酸酸化；
②用0.1000mol/L KMnO₄溶液滴定；
③用同樣方法滴定，三次消耗KMnO₄溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL．
回答下列問題：
（5）電解飽和KHSO₄溶液時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為

2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺（或2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-）

．
（6）操作②中，滴入第一滴KMnO₄溶液，溶液紫紅色消失很慢，隨著滴定過程中Mn²⁺的增多，溶液紫紅色消失速率加快．Mn²⁺的作用是

催化劑（或加快反應(yīng)速率）

．
（7）寫出該滴定反應(yīng)的離子方程式：

2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑

．
（8）原H₂O₂溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

3.4%

．

Answer 1

分析：（1）尾氣處理裝置不能帶有瓶塞；
（2）裝置是固體和濃硫酸的反應(yīng)，以此來確定要寫的反應(yīng)方程式；
（3）處理二氧化硫的溶液是氫氧化鈉或是氫氧化鉀；
（4）硫酸亞鐵中的亞鐵離子易被氧化為三價(jià)鐵離子，可以用硫氰酸鉀來檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子；
（5）電解池的陽極是陰離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（6）在雙氧水的分解過程中，錳離子起到催化劑的作用；
（7）高錳酸根離子有強(qiáng)氧化性，可以將雙氧水氧化；
（8）根據(jù)反應(yīng)的原理方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：（1）裝置乙中有瓶塞，當(dāng)氣壓達(dá)到一定程度時(shí)，這樣產(chǎn)生的尾氣不會(huì)進(jìn)入瓶中，達(dá)不到尾氣處理裝置，
故答案為：裝置乙不應(yīng)有瓶塞；
 （2）裝置是固體和濃硫酸的反應(yīng)，金屬銅、非金屬單質(zhì)C等均可以和濃硫酸反應(yīng)，即Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O或C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案為：Cu+2H₂SO₄（濃）

△   .

CuSO₄+SO₂↑+2H₂O （或C+2H₂SO₄（濃）

△   .

CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O）
（3）尾氣處理二氧化硫的溶液是氫氧化鈉或是氫氧化鉀，故答案為：氫氧化鈉溶液（或氫氧化鉀溶液等）；
（4）亞鐵離子易很容易被氧化為三價(jià)鐵離子，可以用硫氰酸鉀來檢驗(yàn)，即三價(jià)鐵離子往一支試管中加入少量固體，加水溶解，再滴加幾滴KSCN溶液；若溶液變?yōu)榧t色，說明該固體已變質(zhì)，若溶液未變紅色，說明該固體沒有變質(zhì)，
故答案為：三價(jià)鐵離子往一支試管中加入少量固體，加水溶解，再滴加幾滴KSCN溶液；若溶液變?yōu)榧t色，說明該固體已變質(zhì)，若溶液未變紅色，說明該固體沒有變質(zhì)；
（5）電解飽和KHSO₄溶液時(shí)，陽極是陰離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺（或2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-），故答案為：2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺（或2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-）；
（6）在雙氧水的分解過程中，高錳酸鉀具有氧化性，對應(yīng)的還原產(chǎn)物是錳離子，當(dāng)加入第一滴KMnO₄溶液，溶液紫紅色消失很慢，隨著滴定過程中Mn²⁺的增多，溶液紫紅色消失速率加快，可見是錳離子起到催化劑的作用，
故答案為：催化劑（或加快反應(yīng)速率）；
（7）高錳酸根離子有強(qiáng)氧化性，可以將雙氧水氧化，原理方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
（8）三次消耗KMnO₄溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL，則體積平均值為：20.00mL，則消耗高錳酸根的量：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，設(shè)雙氧水的物質(zhì)的量為n，則
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
2        5
0.002mol n
解得n=0.005mol，所以雙氧水的質(zhì)量為：0.005mol×34g/mol=0.17g，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.17g

5.00mL×1.00g/mL

×100%=3.4%，故答案為：3.4%．

點(diǎn)評：本題考查了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，綜合性比較強(qiáng)要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度大．