Question

10．某化學(xué)興趣小組在學(xué)習(xí)“硫酸鹽的某些性質(zhì)和用途”中，進行了如下實驗探究：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飽和溶液可制取一定濃度的H₂O₂溶液．該興趣小組進行下列實驗測定H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．已知：2MnO${\;}_{4}^{-}$+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂．
操作①：取5.00mLH₂O₂溶液（密度為1.00g•mL^-1）置于錐形瓶中加水稀釋，再加稀硫酸酸化；
操作②：用0.100 0mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定；
操作③：用同樣方法滴定，4次消耗KMnO₄溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL、22.00mL．
請回答下列問題：
（1）操作②中，開始滴入KMnO₄溶液時反應(yīng)速率很慢，隨著KMnO₄溶液滴入反應(yīng)速率顯著加快（溶液溫度無明顯變化），最有可能的原因是反應(yīng)中生成的Mn²⁺具有催化作用．
（2）滴定時盛裝KMnO₄溶液應(yīng)選取的儀器是C（填序號）．
A．50mL酸式滴定管　B．50mL堿式滴定管
C．25mL酸式滴定管　D．25mL堿式滴定管
（3）在上述實驗中，下列操作會造成測定結(jié)果偏高的有AD（填序號）．
A．錐形瓶用待測液潤洗
B．量取H₂O₂溶液的滴定管用蒸餾水洗凈，未用H₂O₂溶液潤洗
C．滴定速度過快，又未搖勻，停止滴定后發(fā)現(xiàn)紫紅色褪去
D．滴定前讀數(shù)時平視，滴定終點讀數(shù)時仰視
（4）分析數(shù)據(jù)，計算H₂O₂溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.40%（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率以及催化加快反應(yīng)速率的原因；
（2）依據(jù)高錳酸鉀溶液是強氧化劑具有腐蝕氧化橡膠管的小豬豬，選擇酸式滴定管，依據(jù)四次消耗溶液體積可知選擇25ml酸式滴定管可以完成實驗要求；
（3）根據(jù)C（待測）═$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析誤差；
（4）分析反應(yīng)過程和實驗數(shù)據(jù)計算過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）開始滴入KMnO₄溶液時反應(yīng)速率很慢，隨著KMnO₄溶液滴入反應(yīng)速率顯著加快，最可能是反應(yīng)生成了催化劑MnSO₄，催化劑降低了反應(yīng)所需的活化能，加快反應(yīng)速率，
故答案為：反應(yīng)中生成的 Mn²⁺具有催化作用；
（2）KMnO₄溶液具有強氧化性，可以腐蝕橡皮管，故KMnO₄溶液應(yīng)裝在酸式滴定管中，四次消耗KMnO₄溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL、22.00mL，所以選用25ml酸式滴定管可以完成實驗，
故答案為：C；   
（3）A、錐形瓶用待測液潤洗，消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積增大，根據(jù)C（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，可知C（標(biāo)準(zhǔn)）增大，測定待測液濃度偏高，故A正確；
B、量取 H₂O₂溶液的滴定管用蒸餾水洗凈，未用H₂O₂溶液潤洗，濃度減小，消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積減小，根據(jù)C（待測）═$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，可知C（標(biāo)準(zhǔn)）減小，測定結(jié)果偏低，故B錯誤；
C．滴定速度過快，又未搖勻，停止滴定后發(fā)現(xiàn)紫紅色褪去，滴入的標(biāo)準(zhǔn)液減小，根據(jù)C（待測）═$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$分析，可知C（標(biāo)準(zhǔn)）減小，測定結(jié)果偏低，故c錯誤；
D、滴定前讀數(shù)時平視，滴定終點讀數(shù)時仰視，滴定后觀察滴定管讀數(shù)時，視線低于刻度線，造成V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，根據(jù)C（待測）═$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$，可知C（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，故D正確；
故答案為：AD；    
（4）過氧化氫溶液中過氧化氫質(zhì)量=5.0ml×1.0g/ml=5g，用0.1000mol/L KMnO₄溶液滴定，用同樣方法滴定，四次消耗KMnO₄溶液的體積分別為20.00mL、19.98mL、20.02mL、22.00ml，第四次誤差較大舍去，平均 消耗高錳酸鉀溶液體積=$\frac{20.00+19.98+20.02}{3}$=20mL；
                2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
               2        5
0.1000mol/L×0.0200L     n（H₂O₂）
 n（H₂O₂）=0.005mol，
過氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.05mol×34g/mol}{5g}$×100%=3.40%，
故答案為：3.40%．

點評 本題考查了物質(zhì)組成和性質(zhì)的實驗設(shè)計驗證和分析判斷，滴定實驗過程的計算應(yīng)用誤差分析方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．