Question

7．某化學(xué)興趣小組同學(xué)用實(shí)驗(yàn)室存放近一年的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%H₂O₂溶液（如圖一），進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
（1）小亮從瓶中取出50mL溶液，稀釋成10%的H₂O₂溶液待用，理論上他需要加水120mL．
（2）小麗同學(xué)用上述稀釋后的H₂O₂溶液和圖二裝置探究不同物質(zhì)對(duì)H₂O₂的催化效果是否相同．實(shí)驗(yàn)中她看到左側(cè)試管比右側(cè)試管中產(chǎn)生氣泡的速率快，此外還觀察到左邊試管內(nèi)玻璃管中的紅墨水水柱向上移動(dòng)得快，說(shuō)明MnO₂對(duì)此反應(yīng)的催化效果比水泥好．請(qǐng)判斷該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理并說(shuō)明理由：不合理，因?yàn)樗�用二氧化錳和水泥塊的形狀（或顆粒大�。┎煌�．
 
（3）小杰同學(xué)用圖三裝置測(cè)定上述稀釋后的H₂O₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是否為10%，反應(yīng)前他在分液漏斗中加入50g稀釋后的H₂O₂溶液，在干燥管中加入足量無(wú)水氯化鈣，并在廣口瓶中加入適量MnO₂樣品，共稱得裝置和藥品的總質(zhì)量力564.57g．打開(kāi)分液漏斗活塞，使H₂O₂溶液全部流入瓶中，迅速關(guān)緊活塞，待反應(yīng)結(jié)束后，稱得裝置及其內(nèi)所有物質(zhì)的總質(zhì)量為562.97g．
①請(qǐng)計(jì)算上述稀釋后的H₂O₂溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與10%是否相符？與稀釋后的溶液濃度不符合（請(qǐng)寫(xiě)出具體計(jì)算過(guò)程）②若不符合，其可能的原因是有少量生成的氧氣滯留在廣口瓶中（或原來(lái)30%的過(guò)氧化氫溶液中有部分H₂O₂已經(jīng)分解，造成濃度降低或其他合理答案）．（注：若符合，此問(wèn)不作答）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溶液稀釋過(guò)程中溶質(zhì)的質(zhì)量不變進(jìn)行計(jì)算；
（2）探究催化效果要控制變量，除了研究要素以外，其余要素要保持基本一致；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，過(guò)程中質(zhì)量的減少是因?yàn)樯�成了氧氣，所以可以求算氧氣的質(zhì)量，根據(jù)氧氣的質(zhì)量和對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式求算過(guò)氧化氫的質(zhì)量，進(jìn)而求算對(duì)應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）設(shè)加入水的質(zhì)量為x（溶液密度為1.2g/cm³也就是1.2g/mL）
由于稀釋過(guò)程中溶質(zhì)的質(zhì)量不變，
50mL×1.2g/mL×30%=（50mL×1.2g/mL+x）×10%
x=120g折合體積為120mL．
（2）小麗同學(xué)用上述稀釋后的H₂O₂溶液和圖二裝置探究不同物質(zhì)對(duì)H₂O₂的催化效果是否相同．設(shè)計(jì)意圖是借助生成氧氣的速度判斷催化劑的效果，所以她關(guān)注氣泡的生成速度或者是單位時(shí)間內(nèi)紅色墨水的上移的速度．實(shí)驗(yàn)中她看到左側(cè)試管比右側(cè)試管中產(chǎn)生氣泡的速率快，此外還觀察到 左邊試管內(nèi)玻璃管中的紅墨水水柱向上移動(dòng)得快，說(shuō)明MnO₂對(duì)此反應(yīng)的催化效果比水泥好．由于對(duì)比實(shí)驗(yàn)中要控制除探究要素之外的要素保持一致，本實(shí)驗(yàn)是探究不同物質(zhì)的催化效果，所以除了物質(zhì)品種不同以外，物質(zhì)的顆粒大小或者形狀等應(yīng)該幾乎完全相同，而不能有明顯的差異．現(xiàn)在題目所用物質(zhì)一個(gè)是粉末一個(gè)是塊狀的，所以該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不合理．
（3）
根據(jù)質(zhì)量守恒定律可得，氧氣的質(zhì)量=564.57g-562.97g=1.6g
設(shè)50g 過(guò)氧化氫溶液中含有 H₂O₂的質(zhì)量為x
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
68                            32
x                              1.6g
$\frac{68}{32}$=$\frac{x}{1.6g}$
x=3.4g
所用過(guò)氧化氫溶液中過(guò)氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{3.4g}{50g}$×100%=6.8%＜10%
與稀釋后的溶液濃度不符合
不符合原因一方面是現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)本身有關(guān)，如有少量生成的氧氣滯留在廣口瓶中，另外還可能是過(guò)氧化氫久置所致導(dǎo)致部分的過(guò)氧化氫分解．
故答案為：
（1）120；
（2）左邊試管內(nèi)玻璃管中的紅墨水水柱向上移動(dòng)得快；不合理，因?yàn)樗�用二氧化錳和水泥塊的形狀（或顆粒大�。┎煌�；
（3）①不符合；
②有少量生成的氧氣滯留在廣口瓶中（或原來(lái) 30%的過(guò)氧化氫溶液中有部分 H₂O₂ 已經(jīng)分解，造成濃度降低或其他合理答案）

點(diǎn)評(píng) 根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算時(shí)，第一要正確書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式，第二要使用正確的數(shù)據(jù)，第三計(jì)算過(guò)程要完整．