Question

5．試寫出中學(xué)階段常見的兩種制取氧氣的化學(xué)方程式：H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$H₂O+O₂↑；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)室中通常用MnO₂作催化劑分解過氧化氫，已知CuSO₄溶液對(duì)過氧化氫的分解也具有催化作用，某實(shí)驗(yàn)興趣小組同學(xué)猜想其他鹽溶液也可能在這個(gè)反應(yīng)中起同樣的作用，于是他們做了以下探究．請(qǐng)你幫助他們完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告：
（1）實(shí)驗(yàn)過程：在一支試管中加入5mL 5%的H₂O₂溶液，然后滴入適量的FeCl₃溶液，把帶火星的木條伸入試管．
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：試管中有大量的氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：FeCl₃溶液可以催化分解H₂O₂．
（2）已知FeCl₃在水中可解離出Fe³⁺和Cl^-，同學(xué)們提出以下猜想：
甲同學(xué)的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同學(xué)的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
丙同學(xué)的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-．
你認(rèn)為最不可能的是甲同學(xué)的猜想，理由是因過氧化氫溶液中自身有水，可見水不是催化劑．
（3）同學(xué)們對(duì)余下的兩個(gè)猜想，用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究，并記錄如下，請(qǐng)你仔細(xì)分析后填表：
實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論

實(shí)驗(yàn)過程	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
向盛有5mL 5%的H2O2溶液的試管中滴入少量的 HCl，把帶火星的木條伸入試管．	無(wú)明顯現(xiàn)象	起催化作用的 不是Cl-
向盛有5mL 5%的H2O2溶液的試管中滴入少量的Fe2（SO4）3，把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃．	起催化作用的 是Fe3+

Answer 1

分析 根據(jù)中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)可知，中學(xué)常用雙氧水分解或過氧化鈉與水反應(yīng)制取氧氣；
（1）FeCl₃溶液可以催化分解H₂O₂，產(chǎn)生氧氣，氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃；
（2）催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)質(zhì)量都不變，根據(jù)催化劑的這一特點(diǎn)，判斷過氧化氫溶液中水、FeCl₃溶液中的Fe³⁺、Cl^-是否可以催化過氧化氫的分解；
（3）為檢驗(yàn)兩種離子中哪一種離子對(duì)過氧化氫分解起到了催化作用，可采取控制變量的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，即加入其它含F(xiàn)e³⁺或Cl^-的溶液進(jìn)行對(duì)比．

解答 解：根據(jù)中學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)可知，中學(xué)常用雙氧水分解或過氧化鈉與水反應(yīng)制取氧氣，有關(guān)反應(yīng)的方程式為H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ H₂O+O₂↑、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，
故答案為：H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ H₂O+O₂↑、2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑；
（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論可得知FeCl₃溶液能催化H₂O₂分解，因此，向5%的過氧化氫溶液加入FeCl₃溶液時(shí)，可以觀察到：試管中有大量的氣泡產(chǎn)生，伸入的帶火星的木條復(fù)燃；
故答案為：試管中有大量的氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃；
（2）5%的過氧化氫溶液中含有大量的水，但分解速率依然很小，說明溶液中的水并不能催化過氧化氫的分解，而且過氧化氫分解生成水和氧氣，使之在變化前后溶液中水的質(zhì)量發(fā)生了改變；從以上兩個(gè)方面都可以說明水不能作用過氧化氫分解的催化劑，故猜想甲明顯不對(duì)；
故答案為：甲；因過氧化氫溶液中自身有水，可見水不是催化劑；
（3）為檢驗(yàn)Cl^-向過氧化氫溶液中加入了含有Cl^-的稀鹽酸，觀察到無(wú)明顯改變，說明溶液中的Cl^-不能對(duì)過氧化氫分解起到催化作用；因此，可推測(cè)溶液中的Fe³⁺催化了過氧化氫的分解，因此另一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)應(yīng)加入含有Fe³⁺的溶液進(jìn)行，并應(yīng)觀察到產(chǎn)生大量氣體和帶火星木條的復(fù)燃；故可加入含F(xiàn)e³⁺的硫酸鐵溶液或硝酸鐵溶液；
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
		起催化作用的不是Cl-
Fe（NO3）3溶液[或Fe2（SO4）3溶液]		起催化作用的是Fe3+

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點(diǎn)評(píng) 本題主要考查雙氧水分解使用催化劑的探究，題目中等難度，答題時(shí)要求學(xué)生要有嚴(yán)密的化學(xué)思維，學(xué)會(huì)運(yùn)用化學(xué)現(xiàn)象推測(cè)反應(yīng)原理，可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力．