Question

某同學在學習“硫酸及其鹽的某些性質與用途“中，進行如下實驗探究．
【實驗一】探究濃硫酸的氧化性
將實驗室常用的藥品放入如右圖所示的實驗裝置后，加熱裝置甲．（夾持和加熱裝置省略）
（1）該裝置設計上存在明顯缺陷，請指出：

裝置乙不應有瓶塞

．
（2）寫出裝置甲中反應的化學方程式

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）

．
【實驗二】探究某硫酸亞鐵鹽固體是否變質
（4）請你幫助該同學完成如下實驗方案：

實驗操作	預期現象和結論

【實驗三】用KHSO₄制取H₂O₂并測其質量分數
查閱資料得知：工業上用電解KHSO₄飽和溶液制取H₂O₂，示意圖如圖：

該同學用此法制取一定濃度的H₂O₂，并進行下列實驗測定H₂O₂的質量分數．
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，陽極的電極反應式為

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（或加快反應速率）

．
（7）寫出該滴定反應的離子方程式：

2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑

．
（8）原H₂O₂溶液中溶質的質量分數為

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，以此來確定要寫的反應方程式；
（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鐵離子，可以用硫氰酸鉀來檢驗三價鐵離子；
（5）電解池的陽極是陰離子發生失電子的氧化反應；
（6）在雙氧水的分解過程中，錳離子起到催化劑的作用；
（7）高錳酸根離子有強氧化性，可以將雙氧水氧化；
（8）根據反應的原理方程式進行計算．

解答：解：（1）裝置乙中有瓶塞，當氣壓達到一定程度時，這樣產生的尾氣不會進入瓶中，達不到尾氣處理裝置，
故答案為：裝置乙不應有瓶塞；
 （2）裝置是固體和濃硫酸的反應，金屬銅、非金屬單質C等均可以和濃硫酸反應，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鐵離子，可以用硫氰酸鉀來檢驗，即三價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；若溶液變為紅色，說明該固體已變質，若溶液未變紅色，說明該固體沒有變質，
故答案為：三價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；若溶液變為紅色，說明該固體已變質，若溶液未變紅色，說明該固體沒有變質；
（5）電解飽和KHSO₄溶液時，陽極是陰離子發生失電子的氧化反應，電極反應式為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，對應的還原產物是錳離子，當加入第一滴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（或加快反應速率）；
（7）高錳酸根離子有強氧化性，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，設雙氧水的物質的量為n，則
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
2        5
0.002mol n
解得n=0.005mol，所以雙氧水的質量為：0.005mol×34g/mol=0.17g，雙氧水的質量分數=

0.17g

5.00mL×1.00g/mL

×100%=3.4%，故答案為：3.4%．

點評：本題考查了學生的實驗設計能力，綜合性比較強要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．