Question

13．加入0.1mol MnO₂粉末于50mL过氧化氢溶液（ρ=1.1g•mL^-1）中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示．

（1）反应放出$\frac{3}{4}$气体所需时间为2min
（2）A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为D＞C＞B＞A
（3）计算H₂O₂的初始物质的量浓度0.108mol/L
（4）求反应到2min时，H₂O₂的质量分数0.087%．

Answer 1

分析 （1）由图可知，过氧化氢完全分解生成氧气为60mL，计算则反应放出$\frac{3}{4}$气体时生成氧气的体积，结合图象可知需要时间；
（2）A点过氧化氢分解完毕，反应速率最小，其它各点斜率越大表示反应速率越快；
（3）计算最终生成氧气的物质的量，根据方程式计算过氧化氢物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算H₂O₂的初始物质的量浓度；
（4）根据m=ρV计算原溶液质量，根据方程式计算分解的过氧化氢，此时溶液质量=原溶液质量-氧气质量，进而计算此时过氧化氢的质量分数．

解答 解：（1）由图可知，过氧化氢完全分解生成氧气为60mL，则反应放出$\frac{3}{4}$气体时生成氧气为$\frac{3}{4}$×60mL=45mL，结合图象可知需要时间为2min，故答案为：2min；
（2）A点过氧化氢分解完毕，反应速率最小，其它各点斜率越大表示反应速率越快，故反应速率D＞C＞B＞A，故答案为：D＞C＞B＞A；
（3）最终生成氧气的物质的量为$\frac{0.06L}{22.4L/mol}$≈0.0027mol，由2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，可知H₂O₂的物质的量为0.0027mol×2=0.0054mol，故H₂O₂的初始物质的量浓度$\frac{0.0054mol}{0.05L}$=0.108mol/L，
故答案为：0.108mol/L；
（4）原溶液质量为50mL×1.1g•mL^-1=55g，2min时生成氧气物质的量为$\frac{0.045L}{22.4L/mol}$=0.002，由2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，可知分解的H₂O₂的物质的量为0.002mol×2=0.004mol，剩余的过氧化氢为（0.0054mol-0.004mol）×34g/mol=0.0476g，此时溶液质量=55g-0.002mol×32g/mol=54.936g，故此时过氧化氢的质量分数=$\frac{0.0476g}{54.936g}$×100%=0.087%，
故答案为：0.087%．

点评 本题考查化学反应速率、化学方程式有关计算等，难度不大，但题目计算量较大，属于易错题目．