Question

【題目】某化學興趣小組同學用實驗室存放近一年的溶質質量分數為30%H202溶液（如下圖一），進行如下實驗：

(1)小亮從瓶中取出50mL溶液，稀釋成10%的H202溶液待用，理論上他需要加水 __ mL。

(2)小麗同學用上述稀釋后的H202溶液和下圖二裝置探究不同物質對H202的催化效果是否相同。實驗中她看到左側試管比右側試管中產生氣泡的速率快，此外還觀察到____，說明Mn02對此反應的催化效果比水泥好。請判斷該實驗設計是否合理并說明理由：____。

(3)小杰同學用上圖三裝置測定上述稀釋后的H202溶液的溶質質量分數是否為10%，反應前他在分液漏斗中加入50 g稀釋后的H202溶液，在干燥管中加入足量無水氯化鈣，并在廣口瓶中加入適量Mn02樣品，共稱得裝置和藥品的總質量力564.57g。打開分液漏斗活塞，使H202溶液全部流入瓶中，迅速關緊活塞，待反應結束后，稱得裝置及其內所有物質的總質量為562.97g。

①請計算上述稀釋后的H202溶液的溶質質量分數與10%是否相符？____（請寫出具體計算過程）

②若不符合，其可能的原因是____ 。（注：若符合，此問不作答）

Answer 1

【答案】 120 左邊試管內玻璃管中的紅墨水水柱向上移動得快 不合理，因為所用二氧化錳和水泥塊的形狀（或顆粒大小）不同 不符合 有少量生成的氧氣滯留在廣口瓶中（或原來30%的過氧化氫溶液中有部分 H2O2 已經分解，造成濃度降低或其他合理答案）

【解析】（1）設加入水的質量為x（溶液密度為1.2g/cm3也就是1.2g/mL）

由于稀釋過程中溶質的質量不變，

50mL×1.2g/mL×30%=（50mL×1.2g/mL+x）×10%

x=120g折合體積為120mL．

（2）小麗同學用上述稀釋后的H2O2溶液和圖二裝置探究不同物質對H2O2的催化效果是否相同。設計意圖是借助生成氧氣的速度判斷催化劑的效果，所以她關注氣泡的生成速度或者是單位時間內紅色墨水的上移的速度。實驗中她看到左側試管比右側試管中產生氣泡的速率快，此外還觀察到 左邊試管內玻璃管中的紅墨水水柱向上移動得快，說明MnO2對此反應的催化效果比水泥好。由于對比實驗中要控制除探究要素之外的要素保持一致，本實驗是探究不同物質的催化效果，所以除了物質品種不同以外，物質的顆粒大小或者形狀等應該幾乎完全相同，而不能有明顯的差異。現在題目所用物質一個是粉末一個是塊狀的，所以該實驗設計不合理。

（3）根據質量守恒定律可得，氧氣的質量=564.57g-562.97g=1.6g

設50g過氧化氫溶液中含有H2O2的質量為x

2H2O2 2H2O+O2↑

68 32

x 1.6g

x=3.4g

所用過氧化氫溶液中過氧化氫的質量分數為×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有實驗本身有關，如有少量生成的氧氣滯留在廣口瓶中，另外還可能是過氧化氫久置所致導致部分的過氧化氫分解。