Question

20．加入0.1mol MnO₂粉末于50mL過氧化氫溶液（ρ=1.1g•mL^-1）中，在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關系如圖所示．
（1）實驗時放出氣體的總體積是60mL．
（2）放出一半氣體所需的時間為1min．
（3）反應放出$\frac{3}{4}$氣體所需時間為2min．
（4）A、B、C、D各點反應速率快慢的順序為D＞C＞B＞A．
（5）解釋反應速率變化的原因隨著反應的進行，雙氧水的濃度逐漸減小，反應速率也隨著減�。�
（6）計算H₂O₂的初始物質(zhì)的量的濃度0.107mol•L^-1．
（7）求反應到2min時，H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)0.084%．

Answer 1

分析 （1）反應方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2H₂O+O₂↑，該反應為不可逆反應，在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，根據(jù)圖象可知生成的氧氣的體積；
（2）反應放出氣體體積為氣體總體積一半為30mL，根據(jù)圖象判斷需要的時間；
（3）反應放出氣體體積為氣體總體積的$\frac{3}{4}$時，生成的氣體體積為45mL，根據(jù)圖象判斷反應時間；
（4）根據(jù)濃度對反應速率的影響判斷A、B、C、D各點反應速率大��；
（5）隨著反應的進行，溶液的濃度逐漸降低，反應速率逐漸減�。�
（6）在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，根據(jù)圖象可知生成的氧氣的體積，根據(jù)方程式計算過氧化氫濃度；
（7）根據(jù)m=ρV計算原溶液質(zhì)量，根據(jù)方程式計算分解的過氧化氫，此時溶液質(zhì)量=原溶液質(zhì)量-氧氣質(zhì)量，進而計算此時過氧化氫的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）由反應方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2H₂O+O₂↑，該反應為不可逆反應，在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，由圖象可知，生成氧氣的體積為60mL，
故答案為：60ml； 
（2）由圖象可知，當時間進行到1min時，生成氧氣的體積為30mL，此時生成的氧氣為總體積的一半，需要的時間為1min，
故答案為：1min； 
（3）由圖象可知，生成的總體積為60mL，反應放出氣體體積為氣體總體積的$\frac{3}{4}$時，生成的氧氣體積為45mL，需要的時間為2min，
故答案為：2min；
（4）反應物濃度大小決定反應速率大小，隨著反應的進行，雙氧水的濃度逐漸減小，反應速率也隨著減小，
故答案為：D＞C＞B＞A； 
（5）濃度越大，反應速率越大，反之越小，隨著反應進行，反應物的濃度逐漸減小，則速率逐漸減小，
故答案為：隨著反應的進行，雙氧水的濃度逐漸減小，反應速率也隨著減�。�
（6）由反應方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2H₂O+O₂↑，該反應為不可逆反應，在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，
由圖象可知，生成氧氣的體積為60mL，
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2H₂O+O₂↑，
2mol                    22.4L
n（H₂O₂）           0.06L
n（H₂O₂）=$\frac{2mol×0.06L}{22.4L}$=0.00536mol，所以c（H₂O₂）=$\frac{0.00536mol}{0.05L}$=0.107 mol•L^-1，
故答案為：0.107 mol•L^-1；
（7）原溶液質(zhì)量為50mL×1.1g•mL^-1=55g，2min時生成氧氣物質(zhì)的量為$\frac{0.045L}{22.4L/mol}$=0.002，由2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2H₂O+O₂↑，
可知分解的H₂O₂的物質(zhì)的量為0.002mol×2=0.004mol，剩余的過氧化氫為（0.00536mol-0.004mol）×34g/mol=0.04624g，此時溶液質(zhì)量=55g-0.002mol×32g/mol=54.936g，故此時過氧化氫的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.04624g}{54.936g}$×100%=0.084%，
故答案為：0.084%．

點評 本題考查過氧化氫分解的速率曲線，題目難度不大，主要考查濃度對反應速率的影響，正確分析圖象的曲線變化是解答本題的關鍵．