Question

13．加入0.1mol的MnO₂粉末于50mL过氧化氢的溶液中（密度为　1.1g/mL），在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示（假设溶液体积不变），回答下列问题：
（1）实验时放出气体的总体积为60mL；
（2）放出一半气体所需要的时间为1min；
（3）反应放出$\frac{3}{4}$气体所需要的时间为2min；
（4）ABCD四点化学反应速率由快到慢的顺序为D＞C＞B＞A；
（5）解释反应速率的变化原因：随着反应的进行，双氧水的浓度逐渐减小，反应速率也随着减小
（6）计算过氧化氢的初始物质的量浓度为0.11 mol•L^-1，求反应进行到2分钟时过氧化氢的质量分数为0.087%．

Answer 1

分析 （1）反应方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，该反应为不可逆反应，在5min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解，根据图象可知生成的氧气的体积；
（2）反应放出气体体积为气体总体积一半为30mL，根据图象判断需要的时间；
（3）反应放出气体体积为气体总体积的$\frac{3}{4}$时，生成的气体体积为45mL，根据图象判断反应时间；
（4）根据浓度对反应速率的影响判断A、B、C、D各点反应速率大小；
（5）随着反应的进行，溶液的浓度逐渐降低，反应速率逐渐减小；
（6）在5min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解，根据图象可知生成的氧气的体积，根据方程式计算过氧化氢浓度；根据m=ρV计算原溶液质量，根据方程式计算分解的过氧化氢，此时溶液质量=原溶液质量-氧气质量，进而计算此时过氧化氢的质量分数．

解答 解：（1）由反应方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，该反应为不可逆反应，在5min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解，由图象可知，生成氧气的体积为60mL，
故答案为：60mL；
（2）由图象可知，当时间进行到1min时，生成氧气的体积为30mL，此时生成的氧气为总体积的一半，需要的时间为1min，
故答案为：1min；
（3）生成的总体积为60mL，反应放出气体体积为气体总体积的$\frac{3}{4}$时，生成的氧气体积为45mL，需要的时间为2min，
故答案为：2min；
（4）反应物浓度大小决定反应速率大小，随着反应的进行，双氧水的浓度逐渐减小，反应速率也随着减小，
故答案为：D＞C＞B＞A；
（5）浓度越大，反应速率越大，反之越小，随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小，则速率逐渐减小，
故答案为：随着反应的进行，双氧水的浓度逐渐减小，反应速率也随着减小；
（6）由反应方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，该反应为不可逆反应，在5min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解，
由图象可知，生成氧气的体积为60mL，
2H₂O₂$\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}$=0.11 mol•L^-1，
原溶液质量为50mL×1.1g•mL^-1=55g，2min时生成氧气物质的量为$\frac{0.045L}{22.4L/mol}$=0.002，由2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，可知分解的H₂O₂的物质的量为0.002mol×2=0.004mol，剩余的过氧化氢为（0.0054mol-0.004mol）×34g/mol=0.0476g，此时溶液质量=55g-0.002mol×32g/mol=54.936g，故此时过氧化氢的质量分数=$\frac{0.0476g}{54.936g}$×100%=0.087%，
故答案为：0.11 mol•L^-1；0.087%．

点评 本题考查过氧化氢分解的速率曲线，题目难度中等，主要考查浓度对反应速率的影响，正确分析图象的曲线变化是解答本题的关键．