Question

张明同学在学习“硫酸及其盐的某些性质与用途“中，进行如下实验探究．
[实验一]探究浓硫酸的氧化性
将实验室常用的药品放入如图所示的实验装置后，加热装置甲．（夹持和加热装置省略）
（1）该装置设计上存在明显缺陷，请指出：______．
（2）写出装置甲中反应的化学方程式：______．
（3）装置乙中的试剂是______．
[实验二]探究某硫酸亚铁盐固体是否变质
（4）请你帮助张明同学完成如下实验方案：

实验操作	预期现象和结论
______	______

[实验三]用KHSO₄制取H₂O₂并测其质量分数
查阅资料得知：工业上用电解KHSO₄饱和溶液制取H₂O₂，示意图如下：

张明用此法制取一定浓度的H₂O₂，并进行下列实验测定H₂O₂的质量分数：（离子方程式：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑）
①取5.00mL H₂O₂溶液（密度为1.00g/mL）置于锥形瓶中加水稀释，再加稀硫酸酸化；
②用0.1000mol/L KMnO₄溶液滴定；
③用同样方法滴定，三次消耗KMnO₄溶液的体积分别为20.00mL、19.98mL、20.02mL．
回答下列问题：
（5）电解饱和KHSO₄溶液时，阳极的电极反应式为______．
（6）操作②中，滴入第一滴KMnO₄溶液，溶液紫红色消失很慢，随着滴定过程中Mn²⁺的增多，溶液紫红色消失速率加快．Mn²⁺的作用是______．
（7）原H₂O₂溶液中溶质的质量分数为______．

Answer 1

解：（1）装置乙是用于吸收二氧化硫气体，所以没有必要有瓶塞；故答案为：装置乙不应有瓶塞；
（2）铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式：Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O（或C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O）；
故答案为：Cu+2H₂SO₄（浓）CuSO₄+SO₂↑+2H₂O（或C+2H₂SO₄（浓）CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O）；
（3）二氧化硫属于酸性氧化物，可用碱液吸收；故答案为：氢氧化钠溶液（或氢氧化钾溶液等）；
（4）亚铁离子易很容易被氧化为三价铁离子，可以用硫氰酸钾来检验，即三价铁离子往一支试管中加入少量固体，加水溶解，再滴加几滴KSCN溶液；若溶液变为红色，说明该固体已变质，若溶液未变红色，说明该固体没有变质，
故答案为：三价铁离子往一支试管中加入少量固体，加水溶解，再滴加几滴KSCN溶液；若溶液变为红色，说明该固体已变质，若溶液未变红色，说明该固体没有变质；
（5）电解饱和KHSO₄溶液时，阳极是阴离子发生失电子的氧化反应，电极反应式为2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺
（或2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-），故答案为：2HSO₄^--2e^-=S₂O₈^2-+2H⁺（或2SO₄^2--2e^-=S₂O₈^2-）；
（6）在双氧水的分解过程中，高锰酸钾具有氧化性，对应的还原产物是锰离子，当加入第一滴KMnO₄溶液，溶液紫红色消失很慢，随着滴定过程中Mn²⁺的增多，溶液紫红色消失速率加快，可见是锰离子起到催化剂的作用，
故答案为：催化剂（或加快反应速率）；
（7）三次消耗KMnO₄溶液的体积分别为20.00mL、19.98mL、20.02mL，则体积平均值为：20.00mL，则消耗高锰酸根的量：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，设双氧水的物质的量为n，则
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
2 5
0.002mol n
解得n=0.005mol，所以双氧水的质量为：0.005mol×34g/mol=0.17g，双氧水的质量分数=×100%=3.4%，故答案为：3.4%．
分析：（1）根据装置乙是用于吸收二氧化硫气体，所以没有必要有瓶塞；
（2）根据铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水进行解答；
（3）根据二氧化硫属于酸性氧化物，可用碱液吸收进行解答；
（4）硫酸亚铁中的亚铁离子易被氧化为三价铁离子，可以用硫氰酸钾来检验三价铁离子；
（5）电解池的阳极是阴离子发生失电子的氧化反应；
（6）在双氧水的分解过程中，锰离子起到催化剂的作用；
（7）根据反应的原理方程式进行计算．
点评：本题既考查了实验现象的描述、又考查了学生的实验设计能力，还与生活实际相联系，综合性比较强．本考点经常出现在实验题中，同学们要认真掌握．