Question

13．加入0.1mol的MnO₂粉末于50mL過氧化氫的溶液中（密度為　1.1g/mL），在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖所示（假設(shè)溶液體積不變），回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積為60mL；
（2）放出一半氣體所需要的時(shí)間為1min；
（3）反應(yīng)放出$\frac{3}{4}$氣體所需要的時(shí)間為2min；
（4）ABCD四點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率由快到慢的順序?yàn)镈＞C＞B＞A；
（5）解釋反應(yīng)速率的變化原因：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雙氧水的濃度逐漸減小，反應(yīng)速率也隨著減小
（6）計(jì)算過氧化氫的初始物質(zhì)的量濃度為0.11 mol•L^-1，求反應(yīng)進(jìn)行到2分鐘時(shí)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.087%．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，該反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，根據(jù)圖象可知生成的氧氣的體積；
（2）反應(yīng)放出氣體體積為氣體總體積一半為30mL，根據(jù)圖象判斷需要的時(shí)間；
（3）反應(yīng)放出氣體體積為氣體總體積的$\frac{3}{4}$時(shí)，生成的氣體體積為45mL，根據(jù)圖象判斷反應(yīng)時(shí)間；
（4）根據(jù)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響判斷A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率大��；
（5）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的濃度逐漸降低，反應(yīng)速率逐漸減��；
（6）在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，根據(jù)圖象可知生成的氧氣的體積，根據(jù)方程式計(jì)算過氧化氫濃度；根據(jù)m=ρV計(jì)算原溶液質(zhì)量，根據(jù)方程式計(jì)算分解的過氧化氫，此時(shí)溶液質(zhì)量=原溶液質(zhì)量-氧氣質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算此時(shí)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）由反應(yīng)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，該反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，由圖象可知，生成氧氣的體積為60mL，
故答案為：60mL；
（2）由圖象可知，當(dāng)時(shí)間進(jìn)行到1min時(shí)，生成氧氣的體積為30mL，此時(shí)生成的氧氣為總體積的一半，需要的時(shí)間為1min，
故答案為：1min；
（3）生成的總體積為60mL，反應(yīng)放出氣體體積為氣體總體積的$\frac{3}{4}$時(shí)，生成的氧氣體積為45mL，需要的時(shí)間為2min，
故答案為：2min；
（4）反應(yīng)物濃度大小決定反應(yīng)速率大小，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雙氧水的濃度逐漸減小，反應(yīng)速率也隨著減小，
故答案為：D＞C＞B＞A；
（5）濃度越大，反應(yīng)速率越大，反之越小，隨著反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，則速率逐漸減小，
故答案為：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，雙氧水的濃度逐漸減小，反應(yīng)速率也隨著減小；
（6）由反應(yīng)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，該反應(yīng)為不可逆反應(yīng)，在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，
由圖象可知，生成氧氣的體積為60mL，
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
2mol           22.4L
n（H₂O₂）       0.06L
n（H₂O₂）=$\frac{2mol×0.06L}{22.4L}$=0.00536mol，所以c（H₂O₂）=$\frac{0.00536mol}{0.05L}$=0.11 mol•L^-1，
原溶液質(zhì)量為50mL×1.1g•mL^-1=55g，2min時(shí)生成氧氣物質(zhì)的量為$\frac{0.045L}{22.4L/mol}$=0.002，由2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，可知分解的H₂O₂的物質(zhì)的量為0.002mol×2=0.004mol，剩余的過氧化氫為（0.0054mol-0.004mol）×34g/mol=0.0476g，此時(shí)溶液質(zhì)量=55g-0.002mol×32g/mol=54.936g，故此時(shí)過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.0476g}{54.936g}$×100%=0.087%，
故答案為：0.11 mol•L^-1；0.087%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查過氧化氫分解的速率曲線，題目難度中等，主要考查濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，正確分析圖象的曲線變化是解答本題的關(guān)鍵．