Question

【題目】已知MnO2、Fe3+、Cu2+等均可以催化過氧化氫的分解。某化學實驗小組為確定過氧化氫分解的最佳催化條件，用如圖裝置進行實驗，反應物用量和反應停止的時間數據如下表：

請回答下列問題:

（1）盛裝雙氧水的化學儀器名稱是__________。

（2）如何檢驗該套裝置的氣密性__________________________________________________。

（3）相同濃度的過氧化氫，其分解速率隨著二氧化錳用量的增加而__________。

（4）從實驗效果和“綠色化學”角度考慮，雙氧水的濃度相同時，加入______g的二氧化錳為較佳選擇。

（5）某同學查閱資料知道，H2O2是一種常見的氧化劑，可以將Fe2+氧化為Fe3+，他在FeCl2溶液中加入過氧化氫溶液，發現溶液由淺綠色變成了棕黃色，過了一會，又產生了氣體，猜測該氣體可能為______，產生該氣體的原因是_____________________。

Answer 1

【答案】分液漏斗 關閉分液漏斗的活塞，將注射器的活栓向外拉出一段距離，若一段時間后活栓能夠恢復到原位置，則裝置的氣密性好 加快 0.3 O2 生成的Fe3+催化了過氧化氫的分解

【解析】

本題探究過氧化氫分解的最佳催化條件，使用注射器測量氣體體積，能保證所測氣體恒溫恒壓，實驗數據中表征反應快慢的物理量是反應停止所用時間，反應停止所用時間越短反應速率越快，從表格數據可以看出催化劑使用量越大反應所用時間越短，但使用0.3gMnO2和0.8gMnO2時反應所用時間差別不大。“綠色化學”的理念是原子經濟性、從源頭上減少污染物的產生等，使用0.3gMnO2有較好的反應速率又符合“綠色化學”的理念。H2O2能將Fe2+氧化為Fe3+，Fe3+又能催化H2O2的分解放出O2，由此分析解答。

(1)盛裝雙氧水的化學儀器是分液漏斗。

(2)通常在密閉體系中形成壓強差來檢驗裝置的氣密性，本實驗中推拉注射器活栓就可以造成氣壓差，再觀察活栓能否復位，其操作方法是：關閉分液漏斗的活塞，將注射器的活栓向外拉出一段距離，若一段時間后活栓能夠恢復到原位置，則裝置的氣密性好。

(3)由表格數據可知，過氧化氫濃度相同時，增大MnO2的質量，反應停止所用時間縮短，反應速率加快，所以相同濃度的過氧化氫，其分解速率隨著二氧化錳用量的增加而加快。

(4)從表格數據看，三次實驗中盡管雙氧水的濃度不同，但使用0.3g MnO2的反應速率明顯比0.1gMnO2加快很多倍，使用0.8gMnO2盡管比0.3gMnO2時反應速率有所加快，但增大的幅度很小，而“綠色化學”要求原子經濟性、從源頭減少污染物的產生等，所以使用0.3gMnO2既能有較好的實驗效果又符合“綠色化學”的理念。

(5)在FeCl2溶液中加入過氧化氫溶液，發現溶液由淺綠色變成了棕黃色，是因為H2O2將Fe2+氧化為Fe3+，根據題給信息，Fe3+可以催化過氧化氫的分解，所以H2O2在Fe3+催化下發生了分解反應2H2O22H2O+O2，所以產生的氣體是O2，原因是生成的Fe3+催化了過氧化氫的分解。