Question

【題目】研究催化劑對化學反應有重要意義．為探究催化劑對雙氧水分解的催化效果，某研究小組做了如下實驗：
（1）甲同學欲用圖所示實驗來證明MnO2是H2O2分解反應的催化劑．該實驗（填“能”或“不能”）達到目的，原因是 ．

（2）為探究MnO2的量對催化效果的影響，乙同學分別量取50mL 1% H2O2加入容器中，
在一定質量范圍內，加入不同質量的MnO2 ， 測量所得氣體體積，數據如下：

MnO2的質量/g	0.1	0.2	0.4
40s末O2體積/mL	49	61	86

由此得出的結論是 ， 原因是 ．
（3）為分析Fe3+和Cu2+對H2O2分解反應的催化效果，丙同學設計如下實驗（三支試管中均盛有10mL 5% H2O2 ）：

試管	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
滴加試劑	5滴0.1molL﹣1FeCl3	5滴0.1molL﹣1 CuCl2	5滴0.3molL﹣1 NaCl
產生氣泡情況	較快產生細小氣泡	緩慢產生細小氣泡	無氣泡產生

結論是 ， 實驗Ⅲ的目的是 ．
（4）①查閱資料得知：將作為催化劑的FeCl3溶液加入H2O2溶液后，溶液中會發生兩個氧化還原反應，且兩個反應中H2O2均參加了反應，試從催化劑的角度分析，這兩個
氧化還原反應的化學方程式分別是和（按反應發生的順序寫）．
②在上述實驗過程中，分別檢測出溶液中有二價錳、二價鐵和一價銅，由此得出選擇作為H2O2分解反應的催化劑需要滿足的條件是 ．

Answer 1

【答案】
（1）不能；因為沒有確認MnO2的質量和性質是否改變
（2）在一定質量范圍內，MnO2質量越大，反應速率越快；固體質量越大，其表面積也越大，故反應速率加快，催化效果更好
（3）Fe3+和Cu2+對H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好；對比實驗，證明Cl﹣對H2O2的分解沒有催化作用
（4）2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl；2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O；H2O2分解反應的催化劑具有氧化性，且其氧化性強于H2O2；催化劑被還原后所得物質又能被H2O2氧化生成催化劑
【解析】解：（1）要證明MnO2是H2O2分解反應的催化劑，必須證明催化劑在反應前后的性質和質量不改變，而甲同學沒有做這方面的實驗，所以不能達到目的，所以答案是：不能；因為沒有確認MnO2的質量和性質是否改變；（2）根據表格中數據，在一定質量范圍內，二氧化錳質量的增加，相同時間內收集到氧氣的體積也相應增加，說明反應速率加快，原因是在一定質量范圍內，固體質量越大，其表面積也越大，故反應速率加快，催化效果更好，所以答案是：在一定質量范圍內，MnO2質量越大，反應速率越快；固體質量越大，其表面積也越大，故反應速率加快，催化效果更好；（3）從所給的數據可知：試管Ⅰ、試管Ⅱ所用試劑的濃度、用量完全一樣，產生氣泡是試管Ⅰ快，試管Ⅱ慢，試管Ⅲ無氣泡產生，試管Ⅲ是一個對比實驗，說明Cl﹣對H2O2的分解沒有催化作用，從而得到Fe3+和Cu2+對H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好的結論，所以答案是：Fe3+和Cu2+對H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好；對比實驗，證明Cl﹣對H2O2的分解沒有催化作用；（4）①根據化合價的升降和催化劑會參加反應，但最終性質和質量不改變寫出反應方程式，FeCl3和H2O2反應，FeCl3中鐵元素化合價降低，生成氯化亞鐵，雙氧水中氧元素化合價升高，生成氧氣，方程式為：2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl；FeCl3作催化劑，在第二個反應中重新生成，氯化亞鐵又被雙氧水氧化成氯化鐵，方程式為：2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O，所以答案是：2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl 2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O；②二價錳、二價鐵和一價銅都是化合價降低得到的，說明二氧化錳、Fe3+、Cu2+得到電子，作氧化劑，將雙氧水氧化，還原得到的二價錳、二價鐵和一價銅又被雙氧水氧化成二氧化錳、Fe3+、Cu2+ ， 由此得出選擇作為H2O2分解反應的催化劑需要滿足的條件是H2O2分解反應的催化劑具有氧化性，且其氧化性強于H2O2；催化劑被還原后所得物質又能被H2O2氧化生成催化劑，
所以答案是：H2O2分解反應的催化劑具有氧化性，且其氧化性強于H2O2；催化劑被還原后所得物質又能被H2O2氧化生成催化劑．