Question

10．某化学兴趣小组在学习“硫酸盐的某些性质和用途”中，进行了如下实验探究：用KHSO₄ 制取H₂O₂并测其质量分数．
查阅资料得知：工业上用电解KHSO₄饱和溶液可制取一定浓度的H₂O₂溶液．该兴趣小组进行下列实验测定H₂O₂的质量分数．已知：2MnO${\;}_{4}^{-}$+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂．
操作①：取5.00mLH₂O₂溶液（密度为1.00g•mL^-1）置于锥形瓶中加水稀释，再加稀硫酸酸化；
操作②：用0.100 0mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定；
操作③：用同样方法滴定，4次消耗KMnO₄溶液的体积分别为20.00mL、19.98mL、20.02mL、22.00mL．
请回答下列问题：
（1）操作②中，开始滴入KMnO₄溶液时反应速率很慢，随着KMnO₄溶液滴入反应速率显著加快（溶液温度无明显变化），最有可能的原因是反应中生成的Mn²⁺具有催化作用．
（2）滴定时盛装KMnO₄溶液应选取的仪器是C（填序号）．
A．50mL酸式滴定管　B．50mL碱式滴定管
C．25mL酸式滴定管　D．25mL碱式滴定管
（3）在上述实验中，下列操作会造成测定结果偏高的有AD（填序号）．
A．锥形瓶用待测液润洗
B．量取H₂O₂溶液的滴定管用蒸馏水洗净，未用H₂O₂溶液润洗
C．滴定速度过快，又未摇匀，停止滴定后发现紫红色褪去
D．滴定前读数时平视，滴定终点读数时仰视
（4）分析数据，计算H₂O₂溶液中溶质的质量分数为3.40%（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据催化剂能加快化学反应速率以及催化加快反应速率的原因；
（2）依据高锰酸钾溶液是强氧化剂具有腐蚀氧化橡胶管的小猪猪，选择酸式滴定管，依据四次消耗溶液体积可知选择25ml酸式滴定管可以完成实验要求；
（3）根据C（待测）═$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$分析误差；
（4）分析反应过程和实验数据计算过氧化氢的质量分数．

解答 解：（1）开始滴入KMnO₄溶液时反应速率很慢，随着KMnO₄溶液滴入反应速率显著加快，最可能是反应生成了催化剂MnSO₄，催化剂降低了反应所需的活化能，加快反应速率，
故答案为：反应中生成的 Mn²⁺具有催化作用；
（2）KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，故KMnO₄溶液应装在酸式滴定管中，四次消耗KMnO₄溶液的体积分别为20.00mL、19.98mL、20.02mL、22.00mL，所以选用25ml酸式滴定管可以完成实验，
故答案为：C；   
（3）A、锥形瓶用待测液润洗，消耗标准液体积增大，根据C（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$分析，可知C（标准）增大，测定待测液浓度偏高，故A正确；
B、量取 H₂O₂溶液的滴定管用蒸馏水洗净，未用H₂O₂溶液润洗，浓度减小，消耗标准液体积减小，根据C（待测）═$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$分析，可知C（标准）减小，测定结果偏低，故B错误；
C．滴定速度过快，又未摇匀，停止滴定后发现紫红色褪去，滴入的标准液减小，根据C（待测）═$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$分析，可知C（标准）减小，测定结果偏低，故c错误；
D、滴定前读数时平视，滴定终点读数时仰视，滴定后观察滴定管读数时，视线低于刻度线，造成V（标准）偏大，根据C（待测）═$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$，可知C（标准）偏大，故D正确；
故答案为：AD；    
（4）过氧化氢溶液中过氧化氢质量=5.0ml×1.0g/ml=5g，用0.1000mol/L KMnO₄溶液滴定，用同样方法滴定，四次消耗KMnO₄溶液的体积分别为20.00mL、19.98mL、20.02mL、22.00ml，第四次误差较大舍去，平均 消耗高锰酸钾溶液体积=$\frac{20.00+19.98+20.02}{3}$=20mL；
                2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
               2        5
0.1000mol/L×0.0200L     n（H₂O₂）
 n（H₂O₂）=0.005mol，
过氧化氢质量分数=$\frac{0.05mol×34g/mol}{5g}$×100%=3.40%，
故答案为：3.40%．

点评 本题考查了物质组成和性质的实验设计验证和分析判断，滴定实验过程的计算应用误差分析方法，掌握基础是关键，题目难度中等．