Question

4．小海、小林、小明三同学一起测定双氧水溶液中溶质的质量分数．
查阅资料：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；常温下氧气密度为1.42g/L．
设计原理：将一定质量的双氧水样品与二氧化锰混合，测定反应产生的氧气的质量，计算出H₂O₂的质量，继而得双氧水溶液中溶质的质量分数．
过程方法：（1）小海首先设计（如图1）：向装有样品溶液（20g）的锥形瓶（75g）中投入0.5g二氧化锰，待双氧水反应完毕后测得锥形瓶和反应后混合物的总质量为95.3g，则产生氧气的质量是0.2g，双氧水溶液中溶质的质量分数为2.125%．

（2）小林对小海的设计提出质疑后，设计如图2方案（只在上述方案中的锥形瓶上加一干燥管），请你说明小林质疑的理由是氧气会带走水蒸气．
（3）小明通过思考后，觉得他们的方案误差都较大，于是小明设计如图3方案（试剂用量不变）．请你说明小明认为他们误差较大的原因：托盘天平的精确度为0.1g，误差较大．如果要满足小明的要求，该实验需用的量筒规格为B．
A、100mL         B、250mL       C、500mL．

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律，计算出产生氧气的质量，利用反应的化学方程式由氧气质量计算过氧化氢质量，求出过氧化氢溶液的溶质质量分数；
（2）对比两套装置中的不同，分析质疑的理由；
（3）对比装置分析设计理念的不同，然后对前两套装置进行评价；通过计算氧气体积，确定量筒的量程．

解答 解：（1）放出氧气的质量=20g+75g+0.5g-95.3g=0.2g
设生成0.2g氧气需要过氧化氢质量为x
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
68                            32
x                            0.2g
$\frac{68}{x}$=$\frac{32}{0.2g}$；解之得 x=0.425g
双氧水溶液中溶质的质量分数=$\frac{0.425g}{20g}$×100%=2.125%
故答案为：0.2g；2.125%；
（2）小林只在小海的方案中的锥形瓶上加一干燥管，说明小林认为水分的质量对测定有影响；
故答案为：氧气会带走水蒸气；
（3）小明所设计的装置是利用测定放出气体的体积而不再测放出气体的质量，因此，小明应该认为称量氧气质量时因氧气质量过小托盘天平的精确度为0.1g，误差较大；放出气体的体积=0.2g÷1.42g/L×1000≈141mL，故选250mL量筒；
故答案为：托盘天平的精确度为0.1g，误差较大；B．

点评 本题主要考查质量守恒定律的应用、化学方程式的计算、减小误差的措施和仪器的选择，难度稍大，综合性较强．