Question

某同学在学习“硫酸及其盐的某些性质与用途“中，进行如下实验探究．
【实验一】探究浓硫酸的氧化性
将实验室常用的药品放入如右图所示的实验装置后，加热装置甲．（夹持和加热装置省略）
（1）该装置设计上存在明显缺陷，请指出：______．
（2）写出装置甲中反应的化学方程式______ CuSO₄+SO₂↑+2H₂O（或C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O）

Answer 1

【答案】分析：（1）尾气处理装置不能带有瓶塞；
（2）装置是固体和浓硫酸的反应，以此来确定要写的反应方程式；
（3）处理二氧化硫的溶液是氢氧化钠或是氢氧化钾；
（4）硫酸亚铁中的亚铁离子易被氧化为三价铁离子，可以用硫氰酸钾来检验三价铁离子；
（5）电解池的阳极是阴离子发生失电子的氧化反应；
（6）在双氧水的分解过程中，锰离子起到催化剂的作用；
（7）高锰酸根离子有强氧化性，可以将双氧水氧化；
（8）根据反应的原理方程式进行计算．
解答：解：（1）装置乙中有瓶塞，当气压达到一定程度时，这样产生的尾气不会进入瓶中，达不到尾气处理装置，
故答案为：装置乙不应有瓶塞；
 （2）装置是固体和浓硫酸的反应，金属铜、非金属单质C等均可以和浓硫酸反应，即Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O或C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O （或C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O）
（3）尾气处理二氧化硫的溶液是氢氧化钠或是氢氧化钾，故答案为：氢氧化钠溶液（或氢氧化钾溶液等）；
（4）亚铁离子易很容易被氧化为三价铁离子，可以用硫氰酸钾来检验，即三价铁离子往一支试管中加入少量固体，加水溶解，再滴加几滴KSCN溶液；若溶液变为红色，说明该固体已变质，若溶液未变红色，说明该固体没有变质，
故答案为：三价铁离子往一支试管中加入少量固体，加水溶解，再滴加几滴KSCN溶液；若溶液变为红色，说明该固体已变质，若溶液未变红色，说明该固体没有变质；
（5）电解饱和KHSO₄溶液时，阳极是阴离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺（或2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-），故答案为：2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺（或2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-）；
（6）在双氧水的分解过程中，高锰酸钾具有氧化性，对应的还原产物是锰离子，当加入第一滴KMnO₄溶液，溶液紫红色消失很慢，随着滴定过程中Mn²⁺的增多，溶液紫红色消失速率加快，可见是锰离子起到催化剂的作用，
故答案为：催化剂（或加快反应速率）；
（7）高锰酸根离子有强氧化性，可以将双氧水氧化，原理方程式为：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
（8）三次消耗KMnO₄溶液的体积分别为20.00mL、19.98mL、20.02mL，则体积平均值为：20.00mL，则消耗高锰酸根的量：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，设双氧水的物质的量为n，则
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
2        5
0.002mol n
解得n=0.005mol，所以双氧水的质量为：0.005mol×34g/mol=0.17g，双氧水的质量分数=×100%=3.4%，故答案为：3.4%．
点评：本题考查了学生的实验设计能力，综合性比较强要求学生具有分析和解决问题的能力，难度大．