Question

7．研究催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)有重要意義．為探究催化劑對(duì)雙氧水分解的催化效果，某研究小組做了如下實(shí)驗(yàn)：

（1）甲同學(xué)欲用圖所示實(shí)驗(yàn)來證明MnO₂是H₂O₂分解反應(yīng)的催化劑． 該實(shí)驗(yàn)不能 （填“能”或“不能”）達(dá)到目的，原因是因?yàn)闆]有確認(rèn)MnO₂的質(zhì)量和性質(zhì)是否改變．（若能，不必回答原因）
（2）為分析Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解反應(yīng)的催化效果，丙同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)（三支試管中均盛有10mL5%H₂O₂）

試管	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
滴加試劑	5滴0.1mol•L-1FeCl3	5滴0.1mol•L-1　CuCl2	5滴0.3mol•L-1　NaCl
產(chǎn)生氣泡情況	較快產(chǎn)生細(xì)小氣泡	緩慢產(chǎn)生細(xì)小氣泡	無氣泡產(chǎn)生

由此得到的結(jié)論是Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂的分解均有催化作用，且Fe³⁺比Cu²⁺催化效果好，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅲ的目的是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明Cl^-對(duì)H₂O₂的分解沒有催化作用．
（3）在上述實(shí)驗(yàn)過程中，分別檢測(cè)出溶液中有二價(jià)鐵生成，查閱資料得知：將作為催化劑的FeCl₃溶液加入H₂O₂溶液后，溶液中會(huì)發(fā)生兩個(gè)氧化還原反應(yīng)，且兩個(gè)反應(yīng)中H₂O₂均參加了反應(yīng)，試從催化劑的角度分析，這兩個(gè)氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是2FeCl₃+H₂O₂=2FeCl₂+O₂↑+2HCl和2FeCl₂+H₂O₂+2HCl=2FeCl₃+2H₂O（按反應(yīng)發(fā)生的順序?qū)懀��?

Answer 1

分析 （1）要證明MnO₂是H₂O₂分解反應(yīng)的催化劑，必須證明催化劑在反應(yīng)前后的性質(zhì)和質(zhì)量不改變；
（2）從所給的數(shù)據(jù)可知：試管Ⅰ、試管Ⅱ所用試劑的濃度、用量完全一樣，產(chǎn)生氣泡的快慢不一樣，說明不同催化劑對(duì)反應(yīng)的催化效果不一樣，要對(duì)比Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂分解反應(yīng)的催化效果，必須排除溶液中的陰離子是否有催化作用，試管Ⅲ就很好的解決了這個(gè)問題；
（3）根據(jù)化合價(jià)的升降和催化劑會(huì)參加反應(yīng)，但最終性質(zhì)和質(zhì)量不改變寫出反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）要證明MnO₂是H₂O₂分解反應(yīng)的催化劑，必須證明催化劑在反應(yīng)前后的性質(zhì)和質(zhì)量不改變，而甲同學(xué)沒有做這方面的實(shí)驗(yàn)，所以不能達(dá)到目的，
故答案為：不能；因?yàn)闆]有確認(rèn)MnO₂的質(zhì)量和性質(zhì)是否改變；
（2）從所給的數(shù)據(jù)可知：試管Ⅰ、試管Ⅱ所用試劑的濃度、用量完全一樣，產(chǎn)生氣泡是試管Ⅰ快，試管Ⅱ慢，試管Ⅲ無氣泡產(chǎn)生，試管Ⅲ是一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，說明Cl^-對(duì)H₂O₂的分解沒有催化作用，從而得到Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂的分解均有催化作用，且Fe³⁺比Cu²⁺催化效果好的結(jié)論，
故答案為：Fe³⁺和Cu²⁺對(duì)H₂O₂的分解均有催化作用，且Fe³⁺比Cu²⁺催化效果好；對(duì)比實(shí)驗(yàn)，證明Cl^-對(duì)H₂O₂的分解沒有催化作用；
（3）根據(jù)化合價(jià)的升降和催化劑會(huì)參加反應(yīng)，但最終性質(zhì)和質(zhì)量不改變寫出反應(yīng)方程式，F(xiàn)eCl₃和H₂O₂反應(yīng)，F(xiàn)eCl₃中鐵元素化合價(jià)降低，生成氯化亞鐵，雙氧水中氧元素化合價(jià)升高，生成氧氣，方程式為：2FeCl₃+H₂O₂=2FeCl₂+O₂↑+2HCl；FeCl₃作催化劑，在第二個(gè)反應(yīng)中重新生成，氯化亞鐵又被雙氧水氧化成氯化鐵，方程式為：2FeCl₂+H₂O₂+2HCl=2FeCl₃+2H₂O，
故答案為：2FeCl₃+H₂O₂=2FeCl₂+O₂↑+2HCl；  2FeCl₂+H₂O₂+2HCl=2FeCl₃+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了催化劑在反應(yīng)中起到的作用，以及催化劑的質(zhì)量大小對(duì)反應(yīng)速率的影響探究，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，并考查了�?duì)比實(shí)驗(yàn)的重要性，結(jié)合催化劑的特點(diǎn)分析催化機(jī)理，并對(duì)方程式進(jìn)行推導(dǎo)，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．