Question

14．過氧化氫對環(huán)境友好，性質多樣，有很重要的研究和應用價值．
（1）實驗室利用反應2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑可制備氧氣．
①取等物質的量濃度等體積H₂O₂溶液分別進行下列實驗，研究外界條件對該反應速率的影響，實驗報告如表所示．

序號	條件		現象	結論
	溫度/℃	催化劑
1	40	FeCl3溶液
2	20	FeCl3溶液
3	20	MnO2
4	20	無

實驗1、2研究的是溫度對H₂O₂分解速率的影響．
實驗2、3的目的是比較FeCl₃溶液和MnO₂作為催化劑對H₂O₂分解反應速率影響的差異．
實驗中可以表明該反應速率差異的現象是產生氣泡的快慢．
②實驗室用MnO₂做該反應的催化劑，使用如圖所示裝置的A部分制備O₂，避免反  應過于劇烈的操作是旋轉分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率．
（2）Na₂O₂與水反應也可生成O₂．某同學取4g Na₂O₂樣品與過量水反應，待反應完全終止時，得100mL溶液X和448mL O₂（已折算為標準狀況）．該同學推測樣品中含有雜質或反應中生成H₂O₂，并進行實驗研究．
①取少量X于試管中，滴加FeCl₂溶液，立即生成紅褐色沉淀．則反應的離子方程式是2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓．
②通過如圖所示整套實驗裝置測定Na₂O₂樣品的純度，假設所含雜質不參加反應．取25mL X，滴入燒瓶內使其與過量KMnO₄酸性溶液反應，最終生成56mL O₂（已折算為標準狀況），則此樣品中Na₂O₂的質量分數是97.5%．

Answer 1

分析 （1）①通過比較表格中的數據的異同點進行解答：實驗1、2只有溫度不同；實驗2、3催化劑不同；實驗中可以表明該反應速率差異的現象是產生氣泡的快慢；
 ②根據分液漏斗的結構與功能進行解答；
（2）①Fe²⁺能被H₂O₂氧化為Fe³⁺在堿性溶液中會生成紅褐色沉淀Fe（OH）₃；
②根據過氧化鈉與水反應的方程式以及高錳酸鉀與過氧化氫反應，利用物質的量相關公式進行計算．

解答 解：（1）①實驗1、2只有溫度不同，所以研究的是溫度對反應速率的影響；實驗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反應速率的影響．反應速率快，產生的氣體多，氣泡就多而快，反應速率慢，產生的氣體少，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H₂O₂分解反應速率影響的差異；產生氣泡的快慢；
②過氧化氫在FeCl₃溶液催化的作用下分解，反應過于劇烈，可控制滴加的量控制反應的速率，分液漏斗帶有玻璃活塞，旋轉分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率，
故答案為：旋轉分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率；
（2）①Fe²⁺能被H₂O₂氧化為Fe³⁺在堿性溶液中會生成紅褐色沉淀2Fe（OH）₃所以反應離子方程式為2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓；
故答案為：2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓；
②44.8mL O₂（已折算為標準狀況），為$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，同樣的計算方法得到56mLO₂（已折算為標準狀況），為0.0025mol，根據2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑知與水反應生成氧氣的過氧化鈉，
 2Na₂O₂ +2H₂O═4NaOH+O₂↑
0.04mol                       0.02mol
滴入燒瓶內再加入過量KMnO₄酸性溶液反應，過氧根被氧化成了氧氣，根據5H₂O₂+2MnO₄ ^-+6H⁺═2Mn ²⁺+5O₂↑+8H₂O知與KMnO₄酸性溶液反應生成氧氣的過氧化鈉，
5H₂O₂+2MnO₄ ^-+6H⁺═2Mn ²⁺+5O₂↑+8H₂O
0.0025mol                             0.0025mol
某同學取4gNa₂O₂樣品與過量水反應，待反應完全終止時，得100mL溶液X，取25mL X，實驗，所以總的過氧化鈉為：（0.04+0.0025×4）mol=0.05mol，則此樣品中Na₂O₂的質量分數$\frac{0.05mol×78g/mol}{4g}$×100%=97.5%，
故答案為：97.5%．

點評 本題主要考查了影響化學反應的因素，解答這類題時注意影響化學反應的因素與圖表中數據對比的關系，利用相關的化學反應原理進行分析解答，難度中等．