Question

20．某興趣小組為測定實驗室中一瓶久置的過氧化氫溶液中溶質的質量分數，實驗測得相關數據如圖所示：

（1）剩余的混合物中二氧化錳的質量為1.0g，反應生成氧氣的質量為1.6g
（2）計算該過氧化氫溶液中溶質質量分數
（3）實驗表明硫酸銅在該反應中也能起到二氧化錳的作用．在某濃度H₂O₂溶液中氫元素與氧元素的質量比為2：17，若向38g該H₂O₂溶液中加入4.0g無水硫酸銅，充分反應后，計算剩余溶液中溶質的質量分數（硫酸銅全部溶于水）

Answer 1

分析 （1）二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑，催化劑在化學反應前后質量不變；根據質量守恒定律，在化學反應中，參加反應前各物質的質量總和等于反應后生成各物質的質量總和．因此完全反應后，物質減少的質量就是生成的氣體質量；
（2）根據過氧化氫分解的化學方程式和（1）中計算出的氧氣的質量，就可計算出參與反應的過氧化氫的質量，然后計算溶質的質量分數；
（3）根據過氧化氫溶液有H₂O和H₂O₂，根據氫氧元素質量比可以算出過氧化氫的含量，然后根據氫元素的質量守恒就可以算出生成氧氣的質量，然后計算剩余溶液的質量，進而計算溶質的質量分數．

解答 解：（1）因為催化劑在化學反應前后質量不變，所起的作用是催化作用，故混合物中二氧化錳的質量為1.0g；根據質量守恒定律，反應生成氧氣的質量=68g+1.0g-67.4g=1.6g；
（2）設68.0 g過氧化氫溶液中含有過氧化氫的質量為x
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
68               32
x               1.6g           
$\frac{68}{x}$=$\frac{32}{1.6g}$
x=3.4g
過氧化氫溶液的溶質的質量分數為：$\frac{3.4g}{68g}$×100%=5.0%；
（3）某H₂O₂溶液中H、O的質量比為2：17；
38g雙氧水溶液中氫元素質量為：38g×$\frac{2}{2+17}$=4g
根據過氧化氫分解的化學方程式可以知道，過氧化氫完全反應后生成水和氧氣，該過程中氫元素的質量沒有改變；所以反應后水的質量為：4g÷$\frac{1×2}{1×2+16}$×100%=36g
所以剩余溶液中溶質的質量分數為：$\frac{4g}{4g+36g}$×100%=10%．
故答案為：（1）1.0，1.6；
（2）5%；
（3）10%．

點評 本題主要考查學生根據質量守恒定律，運用化學方程式和質量分數公式進行計算的能力．