Question

3．某小組通過實驗研究Na₂O₂與水的反應．

操作	現(xiàn)象
向盛有4gNa2O2的燒杯中加入50mL蒸餾水得到溶液a	劇列反應，產生能使帶火星木條復燃的氣體
取5mL溶液a于試管中，滴入兩滴酚酞	ⅰ．溶液變紅 ⅱ．10分種后溶液顏色明顯變淺，稍后，溶液變?yōu)闊o色

（1）Na₂O₂與水反應的化學方程式2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑
（2）ⅱ中溶液褪色可能是溶液a中存在較多的H₂O₂與酚酞發(fā)生了反應．
Ⅰ．甲同學通過實驗證實了H₂O₂的存在：取少量溶液a，加入試劑MnO₂（填化學式），有氣體產生．
Ⅱ．乙同學查閱資料獲悉：用KMnO₄可以測定H₂O₂的含量：取15.00mL溶液a，用稀H₂SO₄酸化，逐滴加入0.003mol•L^-1KMnO₄溶液，產生氣體，溶液褪色速率開始較慢后變快，至終點時共消耗20.00mLKMnO₄溶液．
①請配平：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O
②溶液a中c（H₂O₂）=0.01mol•L^-1．
③溶液褪色速率開始較慢后變快的原因可能是反應生成的Mn²⁺作催化劑．
（3）為探究現(xiàn)象ⅱ產生的原因，同學們繼續(xù)進行了如下實驗：
Ⅲ．向H₂O₂溶液中滴入兩滴酚酞，振蕩，加入5滴0.1mol•L^-1NaOH溶液，溶液變紅又迅速變無色且產生氣體，10分鐘后溶液變無色．
Ⅳ．向0.1mol•L^-1NaOH溶液中滴入兩滴酚酞的，振蕩，溶液變紅，10分鐘后溶液顏色無明顯變化；向該溶液中通入O₂，溶液顏色無明顯變化．
①從實驗Ⅲ和Ⅳ中，可得出的結論是堿性條件下，H₂O₂能與酚酞反應而O₂不能．
②同學們進一步通過實驗證實了溶液a中滴入酚酞后，H₂O₂與酚酞發(fā)生了化學反應．實驗方案是：取少量溶液a于試管中，加入MnO₂，充分反應后，向上層清液中滴入2滴酚酞后變紅，10分鐘后，溶液顏色無明顯變化．

Answer 1

分析 （1）根據實驗現(xiàn)象產生能使帶火星木條復燃的氣體，說明有氧氣產生，溶液變紅說明有堿生成，據此寫化學方程式；
（2）Ⅰ、能使H₂O₂產生氣體通常用MnO₂作催化劑，據此答題；
Ⅱ、①KMnO₄與H₂O₂反應，有氣體產生，說明有氧氣，溶液褪色說明KMnO₄被還原，再根據電子得失守恒和電荷守恒可寫出離子方程式；
②根據KMnO₄與H₂O₂反應的物質的量之比求得H₂O₂的物質的量，進而求得溶液a中c（H₂O₂）；
③一般情況下在開始時反應物濃度較大，反應速率應當較快，但現(xiàn)在是溶液褪色速率開始較慢后變快，則可能是產生新的物質，且此物質對反應有催化作用，從而加快了反應速率，據此分析；
（3）①分析對比實驗Ⅲ和Ⅳ，可知在Ⅲ中有H₂O₂溶液而Ⅱ中有氧氣，其它物質相同，而現(xiàn)象出現(xiàn)了差異，說明Ⅲ中溶液變紅又迅速變無色是因H₂O₂而不是氧氣，據此答題；
②要進一步驗證溶液a中滴入酚酞后，H₂O₂與酚酞發(fā)生了化學反應，可以與（3）中的Ⅲ再對比，即可以先將H₂O₂分解掉，再看顏色變化情況，就可說明問題，據此答題．

解答 解：（1）根據實驗現(xiàn)象產生能使帶火星木條復燃的氣體說明有氧氣產生，溶液變紅說明有堿生成，據此寫化學方程式為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
故答案為：2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（2）Ⅰ、能使H₂O₂產生氣體通常用MnO₂作催化劑；
故答案為：MnO₂；
Ⅱ、①KMnO₄與H₂O₂反應，有氣體產生，說明有氧氣，溶液褪色說明KMnO₄被還原，再根據電子得失守恒和電荷守恒可寫出離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O；
故答案為：2、5、6H⁺、2、5、8；
②根據KMnO₄與H₂O₂反應的離子方程式可知關系式為：
               2MnO₄^-～5H₂O₂
               2mol     5mol                                     
0.003mol•L^-1×0.02L     n（H₂O₂）  
n（H₂O₂）=1.5×10^-4mol
c（H₂O₂）=$\frac{1.5×1{0}^{-4}mol}{1.5×1{0}^{-2}L}$=0.01mol/L
故答案為：0.01mol/L；
③一般情況下在開始時反應物濃度較大，反應速率應當較快，但現(xiàn)在是溶液褪色速率開始較慢后變快，則可能是產生新的物質，且此物質對反應有催化作用，從而加快了反應速率，根據離子反應2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，可知，起催化作的產物為Mn²⁺；
故答案為：反應生成的Mn²⁺作催化劑；
（3）①分析對比分析對比實驗Ⅲ和Ⅳ，可知在Ⅲ中有H₂O₂溶液而Ⅱ中有氧氣，其它物質相同，而現(xiàn)象出現(xiàn)了差異，就說明Ⅲ中溶液變紅又迅速變無色是因H₂O₂而不是氧氣；
故答案為：堿性條件下，H₂O₂能與酚酞反應而O₂不能；
②要進一步驗證溶液a中滴入酚酞后，H₂O₂與酚酞發(fā)生了化學反應，可以與（3）中的Ⅲ再對比，即可以先將H₂O₂分解掉，再看顏色變化情況，就可說明問題了；
故答案為：加入MnO₂，充分反應后，向上層清液中滴入2滴酚酞后變紅，10分鐘后，溶液顏色無明顯變化．

點評 本題以物質的性質為背景，考查了離子方程式書寫、化學計算、實驗分析，對學生綜合運用元素化合物知識的能力要求較高，題目難度中等．