Question

5．試寫出中學階段常見的兩種制取氧氣的化學方程式：H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$H₂O+O₂↑；2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑．
Ⅱ．實驗室中通常用MnO₂作催化劑分解過氧化氫，已知CuSO₄溶液對過氧化氫的分解也具有催化作用，某實驗興趣小組同學猜想其他鹽溶液也可能在這個反應中起同樣的作用，于是他們做了以下探究．請你幫助他們完成實驗報告：
（1）實驗過程：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．
實驗現(xiàn)象：試管中有大量的氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復燃．
實驗結論：FeCl₃溶液可以催化分解H₂O₂．
（2）已知FeCl₃在水中可解離出Fe³⁺和Cl^-，同學們提出以下猜想：
甲同學的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同學的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
丙同學的猜想：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-．
你認為最不可能的是甲同學的猜想，理由是因過氧化氫溶液中自身有水，可見水不是催化劑．
（3）同學們對余下的兩個猜想，用實驗進行了探究，并記錄如下，請你仔細分析后填表：
實驗過程實驗現(xiàn)象結論

實驗過程	實驗現(xiàn)象	結論
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，帶火星的木條復燃．	起催化作用的 是Fe3+

Answer 1

分析 根據(jù)中學化學基礎知識可知，中學常用雙氧水分解或過氧化鈉與水反應制取氧氣；
（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燃；
（2）催化劑在反應前后質量和化學質量都不變，根據(jù)催化劑的這一特點，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）為檢驗兩種離子中哪一種離子對過氧化氫分解起到了催化作用，可采取控制變量的方法進行實驗探究，即加入其它含F(xiàn)e³⁺或Cl^-的溶液進行對比．

解答 解：根據(jù)中學化學基礎知識可知，中學常用雙氧水分解或過氧化鈉與水反應制取氧氣，有關反應的方程式為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)實驗結論可得知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，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燃；
故答案為：試管中有大量的氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復燃；
（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量發(fā)生了改變；從以上兩個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；
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Cl^-向過氧化氫溶液中加入了含有Cl^-的稀鹽酸，觀察到無明顯改變，說明溶液中的Cl^-不能對過氧化氫分解起到催化作用；因此，可推測溶液中的Fe³⁺催化了過氧化氫的分解，因此另一個探究實驗應加入含有Fe³⁺的溶液進行，并應觀察到產(chǎn)生大量氣體和帶火星木條的復燃；故可加入含F(xiàn)e³⁺的硫酸鐵溶液或硝酸鐵溶液；
故答案為：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	結論
		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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點評 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，答題時要求學生要有嚴密的化學思維，學會運用化學現(xiàn)象推測反應原理，可以培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力．