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13.过氧化氢的水溶液称为双氧水,常用作消毒剂、杀菌、漂白及工业生产原料等.
某实验小组取一定量的过氧化氢溶液,测定H2O2的含量,并探究H2O2的某些性质、应用.
Ⅰ.测定市售过氧化氢溶液中H2O2的质量分数
(1)量取10.00mL密度为ρ g/mL的市售过氧化氢溶液,应选用仪器是B(填序号);
A.10mL量筒    B.酸式滴定管       C.碱式滴定管        D.50mL烧杯
(2)将上述溶液稀释至250mL,操作中用到的玻璃仪器是:烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管(填名称);
(3)取25.00mL(2)中稀溶液至锥形瓶中,加适量稀硫酸酸化,用c mol/L KMnO4标准液滴定,
①完成反应的离子方程式:2MnO4-+5H2O2+6H+→2Mn2++8H2O+5O2↑;
②该小组一共进行了四次测定实验,实验结果记录如下:
实验次数第一次第二次第三次第四次
消耗KMnO4溶液体积/mL25.0025.0220.0024.98
根据所给数据,计算原过氧化氢溶液中H2O2质量分数$\frac{1700C}{8ρ}%$.
(4)下列操作会导致测定结果偏高的是ABC.
A.滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定的气泡消失
B.将H2O2溶液稀释成250.00mL溶液时,定容俯视刻度线
C.终点时,滴入一滴KMnO4溶液,溶液呈红色,向红色溶液返滴一滴H2O2溶液仍呈红色
Ⅱ.探究H2O2的性质
(5)上述测定原理,H2O2体现还原性;
(6)若要验证H2O2不稳定性,操作是取适量过氧化氢溶液于试管中加热,用带火星木条于试管口,木条复燃.
Ⅲ.探究H2O2的应用
(7)为研究工业生产流程中双氧水的用量、调节的pH、反应时间三个关键生产条件对产品质量的影响,需要进行七组实验,若实验序号1是该流程的理论最佳生产条件,请在下表中填入实验序号为5、6、7的三组实验条件.
实验序号1234567
双氧水(mL)0.50.40.60.5
pH11111110
反应时间3333

分析 I.(1)过氧化氢能电离出氢离子而使其溶液呈弱酸性,酸式滴定管盛放酸性溶液,碱式滴定管盛放碱性溶液;
(2)配制一定物质的量浓度溶液需要容量瓶、胶头滴管、烧杯、玻璃棒;
(3)①该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价、O元素化合价由-1价变为0价,转移电子数为10;
②表格中第三次数据错误舍去,根据高锰酸钾和双氧水之间的关系式计算双氧水的质量,再根据质量分数公式计算其质量分数;
(4)A.滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失,导致高锰酸钾溶液体积偏大,高锰酸钾溶液浓度不变,则高锰酸钾的物质的量偏大;
B.将H2O2溶液配制成250.00mL溶液时,定容俯视刻度线,导致溶液体积偏小,根据c=$\frac{n}{V}$计算溶液浓度;
C.判断终点时,滴入一滴KMnO4溶液,溶液呈红色,向红色溶液再滴一滴H2O2溶液仍呈红色,说明加入的高锰酸钾的体积偏大,高锰酸钾的物质的量偏大;
II.(5)该反应中双氧水中O元素化合价的化合价由-1价变为0价,则双氧水作还原剂;
(6)双氧水不稳定,受热易分解生成氧气
(7)表格中双氧水的浓度必须是0.5,pH=11,反应时间=3,依题意:本题是单一变量的对比试验,而且双氧水的浓度已试验序号1,2,3研究了,因此现只研究PH和反应时间.

解答 解:I.(1)酸式滴定管盛放酸性溶液,碱式滴定管盛放碱性溶液,过氧化氢能电离出氢离子而使其溶液呈弱酸性,所以量取双氧水的滴定管应该用酸式滴定管,
故答案为:B;
(2)配制一定物质的量浓度双氧水溶液还需要250mL容量瓶、胶头滴管定容,故答案为:250mL容量瓶、胶头滴管;
(3)①该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价,高锰酸根离子作氧化剂,则双氧水作还原剂,O元素化合价由-1价变为0价,所以有氧气生成,转移电子数为10,根据转移电子及原子守恒配平方程式为2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++8H2O+5O2↑,
故答案为:2;5;6;2;8;5O2↑;
②该小组一共进行了四次测定实验,根据实验结果记录,表格中第三次数据错误舍去,滴定三次,平均耗用c mol/L KMnO4标准溶液25mL,
设参加反应的双氧水的质量为x,
     2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++8H2O+5O2↑,
     2mol    170g
C×25×10-3mol  x
2mol:170g=C×25×10-3mol:x
x=$\frac{25×170×C×1{0}^{-3}}{2}$g,
其质量分数=$\frac{25mL}{250mL}$×$\frac{25×170×C×1{0}^{-3}}{\frac{2}{10ρ}}×100%$=$\frac{1700C}{8ρ}%$,
故答案为:$\frac{1700C}{8ρ}%$;
(4)A.滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失,导致高锰酸钾溶液体积偏大,高锰酸钾溶液浓度不变,则高锰酸钾的物质的量偏大,导致测定双氧水的值偏高;
B.将H2O2溶液配制成250.00mL溶液时,定容俯视刻度线,导致溶液体积偏小,根据c=$\frac{n}{V}$知,导致物质的量浓度偏高;
C.判断终点时,滴入一滴KMnO4溶液,溶液呈红色,向红色溶液再滴一滴H2O2溶液仍呈红色,说明加入的高锰酸钾的体积偏大,高锰酸钾的物质的量偏大,导致测定双氧水的值偏高,
故选ABC;
II.(5)该反应中双氧水中O元素化合价的化合价由-1价变为0价,则双氧水作还原剂,还原剂体现还原性,
故答案为:还原;
(6)双氧水不稳定,受热易分解生成氧气,其操作是:取适量过氧化氢溶液于试管中加热,用带火星木条于试管口,木条复燃,
故答案为:取适量过氧化氢溶液于试管中加热,用带火星木条于试管口,木条复燃;
(7)表格中双氧水的浓度必须是0.5,pH=11,反应时间=3,依题意:本题是单一变量的对比试验,而且双氧水的浓度已试验序号1,2,3研究了,因此现只研究PH和反应时间.表格中双氧水的浓度必须是0.5,pH有两个11,一个大于11即可,可以是12、13等.反应时间必须大于、等于、小于3各一个.
故答案为:

 5 6 7
 0.5 0.5 0.5
 11 11 12(>11即可)
 4(>3即可) 2(<3即可) 3

点评 本题考查探究物质的含量测定及性质实验方案设计,侧重考查学生实验操作、知识运用能力,涉及方程式的配平、滴定实验、氧化还原反应、物质检验、仪器使用等知识点,明确实验原理是解本题关键,难点是误差分析,题目难度中等.

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