Question

13．加入0.1mol的MnO₂粉末于50mL過氧化氫的溶液中（密度為　1.1g/mL），在標準狀況下放出氣體的體積和時間的關系如圖所示（假設溶液體積不變），回答下列問題：
（1）實驗時放出氣體的總體積為60mL；
（2）放出一半氣體所需要的時間為1min；
（3）反應放出$\frac{3}{4}$氣體所需要的時間為2min；
（4）ABCD四點化學反應速率由快到慢的順序為D＞C＞B＞A；
（5）解釋反應速率的變化原因：隨著反應的進行，雙氧水的濃度逐漸減小，反應速率也隨著減小
（6）計算過氧化氫的初始物質的量濃度為0.11 mol•L^-1，求反應進行到2分鐘時過氧化氫的質量分數為0.087%．

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，根據圖象判斷反應時間；
（4）根據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，根據圖象可知生成的氧氣的體積，根據方程式計算過氧化氫濃度；根據m=ρV計算原溶液質量，根據方程式計算分解的過氧化氫，此時溶液質量=原溶液質量-氧氣質量，進而計算此時過氧化氫的質量分數．

解答 解：（1）由反應方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，該反應為不可逆反應，在5min后，收集到的氣體體積不再增加，說明過氧化氫完全分解，由圖象可知，生成氧氣的體積為60mL，
故答案為：60mL；
（2）由圖象可知，當時間進行到1min時，生成氧氣的體積為30mL，此時生成的氧氣為總體積的一半，需要的時間為1min，
故答案為：1min；
（3）生成的總體積為60mL，反應放出氣體體積為氣體總體積的$\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}$=0.11 mol•L^-1，
原溶液質量為50mL×1.1g•mL^-1=55g，2min時生成氧氣物質的量為$\frac{0.045L}{22.4L/mol}$=0.002，由2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，可知分解的H₂O₂的物質的量為0.002mol×2=0.004mol，剩余的過氧化氫為（0.0054mol-0.004mol）×34g/mol=0.0476g，此時溶液質量=55g-0.002mol×32g/mol=54.936g，故此時過氧化氫的質量分數=$\frac{0.0476g}{54.936g}$×100%=0.087%，
故答案為：0.11 mol•L^-1；0.087%．

點評 本題考查過氧化氫分解的速率曲線，題目難度中等，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．