Question

14．過(guò)氧化氫對(duì)環(huán)境友好，性質(zhì)多樣，有很重要的研究和應(yīng)用價(jià)值．
（1）實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑可制備氧氣．
①取等物質(zhì)的量濃度等體積H₂O₂溶液分別進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，研究外界條件對(duì)該反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)報(bào)告如表所示．

序號(hào)	條件		現(xiàn)象	結(jié)論
	溫度/℃	催化劑
1	40	FeCl3溶液
2	20	FeCl3溶液
3	20	MnO2
4	20	無(wú)

實(shí)驗(yàn)1、2研究的是溫度對(duì)H₂O₂分解速率的影響．
實(shí)驗(yàn)2、3的目的是比較FeCl₃溶液和MnO₂作為催化劑對(duì)H₂O₂分解反應(yīng)速率影響的差異．
實(shí)驗(yàn)中可以表明該反應(yīng)速率差異的現(xiàn)象是產(chǎn)生氣泡的快慢．
②實(shí)驗(yàn)室用MnO₂做該反應(yīng)的催化劑，使用如圖所示裝置的A部分制備O₂，避免反  應(yīng)過(guò)于劇烈的操作是旋轉(zhuǎn)分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率．
（2）Na₂O₂與水反應(yīng)也可生成O₂．某同學(xué)取4g Na₂O₂樣品與過(guò)量水反應(yīng)，待反應(yīng)完全終止時(shí)，得100mL溶液X和448mL O₂（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）．該同學(xué)推測(cè)樣品中含有雜質(zhì)或反應(yīng)中生成H₂O₂，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究．
①取少量X于試管中，滴加FeCl₂溶液，立即生成紅褐色沉淀．則反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓．
②通過(guò)如圖所示整套實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定Na₂O₂樣品的純度，假設(shè)所含雜質(zhì)不參加反應(yīng)．取25mL X，滴入燒瓶?jī)?nèi)使其與過(guò)量KMnO₄酸性溶液反應(yīng)，最終生成56mL O₂（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況），則此樣品中Na₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是97.5%．

Answer 1

分析 （1）①通過(guò)比較表格中的數(shù)據(jù)的異同點(diǎn)進(jìn)行解答：實(shí)驗(yàn)1、2只有溫度不同；實(shí)驗(yàn)2、3催化劑不同；實(shí)驗(yàn)中可以表明該反應(yīng)速率差異的現(xiàn)象是產(chǎn)生氣泡的快慢；
 ②根據(jù)分液漏斗的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行解答；
（2）①Fe²⁺能被H₂O₂氧化為Fe³⁺在堿性溶液中會(huì)生成紅褐色沉淀Fe（OH）₃；
②根據(jù)過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)的方程式以及高錳酸鉀與過(guò)氧化氫反應(yīng)，利用物質(zhì)的量相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）①實(shí)驗(yàn)1、2只有溫度不同，所以研究的是溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響；實(shí)驗(yàn)2、3溫度是相同的，而催化劑不同，所以研究的是不同催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響．反應(yīng)速率快，產(chǎn)生的氣體多，氣泡就多而快，反應(yīng)速率慢，產(chǎn)生的氣體少，氣泡就少而慢，
故答案為：溫度；比較FeCl₃溶液和MnO₂作為催化劑對(duì)H₂O₂分解反應(yīng)速率影響的差異；產(chǎn)生氣泡的快慢；
②過(guò)氧化氫在FeCl₃溶液催化的作用下分解，反應(yīng)過(guò)于劇烈，可控制滴加的量控制反應(yīng)的速率，分液漏斗帶有玻璃活塞，旋轉(zhuǎn)分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率，
故答案為：旋轉(zhuǎn)分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率；
（2）①Fe²⁺能被H₂O₂氧化為Fe³⁺在堿性溶液中會(huì)生成紅褐色沉淀2Fe（OH）₃所以反應(yīng)離子方程式為2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓；
故答案為：2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓；
②44.8mL O₂（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況），為$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，同樣的計(jì)算方法得到56mLO₂（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況），為0.0025mol，根據(jù)2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑知與水反應(yīng)生成氧氣的過(guò)氧化鈉，
 2Na₂O₂ +2H₂O═4NaOH+O₂↑
0.04mol                       0.02mol
滴入燒瓶?jī)?nèi)再加入過(guò)量KMnO₄酸性溶液反應(yīng)，過(guò)氧根被氧化成了氧氣，根據(jù)5H₂O₂+2MnO₄ ^-+6H⁺═2Mn ²⁺+5O₂↑+8H₂O知與KMnO₄酸性溶液反應(yīng)生成氧氣的過(guò)氧化鈉，
5H₂O₂+2MnO₄ ^-+6H⁺═2Mn ²⁺+5O₂↑+8H₂O
0.0025mol                             0.0025mol
某同學(xué)取4gNa₂O₂樣品與過(guò)量水反應(yīng)，待反應(yīng)完全終止時(shí)，得100mL溶液X，取25mL X，實(shí)驗(yàn)，所以總的過(guò)氧化鈉為：（0.04+0.0025×4）mol=0.05mol，則此樣品中Na₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{0.05mol×78g/mol}{4g}$×100%=97.5%，
故答案為：97.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了影響化學(xué)反應(yīng)的因素，解答這類(lèi)題時(shí)注意影響化學(xué)反應(yīng)的因素與圖表中數(shù)據(jù)對(duì)比的關(guān)系，利用相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行分析解答，難度中等．