Question

小海、小林、小明三同學一起測定雙氧水溶液中溶質的質量分數．
查閱資料：2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑；常溫下氧氣密度為1.42g/L．
設計原理：將一定質量的雙氧水樣品與二氧化錳混合，測定反應產生的氧氣的質量，計算出H₂O₂的質量，繼而得雙氧水溶液中溶質的質量分數．
過程方法：（1）小海首先設計（如圖）：向裝有樣品溶液（20 g）的錐形瓶（75 g）中投入0.5g二氧化錳，待雙氧水反應完畢后測得錐形瓶和反應后混合物的總質量為95.1 g，則產生氧氣的質量是

 

，雙氧水溶液中溶質的質量分數為

 

．

（2）小林對小海的設計提出質疑后，設計如中圖的方案（只在上述方案中的錐形瓶上加一干燥管），請你說明小林質疑的理由是

 

．
（3）小明通過思考后，覺得他們的方案誤差都較大，于是小明設計如右圖的方案（試劑用量不變）．請你說明小明認為他們誤差較大的原因：

 

．如果要滿足小明的要求，該實驗需用

 

mL的量筒．

Answer 1

分析：（1）根據質量守恒定律可知，裝置和藥品的總質量在反應中減少的質量，就是生成氧氣的質量．由氧氣的質量根據過氧化氫分解的化學方程式可以計算出雙氧水溶液中過氧化氫的質量分數．
（2）只有保證氧氣中不含其它物質，才能減小誤差．
（3）只有儀器的精確度高或排除產生誤差的因素，才能減小誤差．
根據氧氣的質量和密度可以計算出氧氣的體積，從而確定量筒的量程．

解答：解：（1）根據質量守恒定律可知：反應后生成氧氣的質量為20g+75g+0.5g-95.1g=0.4g
設雙氧水溶液中過氧化氫的質量分數為x．
2H₂O₂

MnO2  .

2H₂O+O₂↑
68            32
20g×x       0.4g

68

32

=

20g×x

0.4g

，
x=4.25%
（2）用小海設計的裝置收集到的氧氣中含有少量的水蒸氣，使計算出的氧氣的質量變大，從而會造成誤差．
（3）由于托盤天平的精確度為0.1g，讀數時產生的誤差較大．
由于產生氧氣的體積為0.4g÷1.42g/L×1000mL≈282mL，因此應用500mL的量筒．
故答案為：
（1）0.4；4.25%
（2）氧氣會帶走水蒸氣
（3）托盤天平的精確度為0.1g；500．

點評：本題主要考查質量守恒定律的應用、化學方程式的計算、減小誤差的措施和儀器的選擇，難度稍大．