Question

14．过氧化氢对环境友好，性质多样，有很重要的研究和应用价值．
（1）实验室利用反应2H₂O₂$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑可制备氧气．
①取等物质的量浓度等体积H₂O₂溶液分别进行下列实验，研究外界条件对该反应速率的影响，实验报告如表所示．

序号	条件		现象	结论
	温度/℃	催化剂
1	40	FeCl3溶液
2	20	FeCl3溶液
3	20	MnO2
4	20	无

实验1、2研究的是温度对H₂O₂分解速率的影响．
实验2、3的目的是比较FeCl₃溶液和MnO₂作为催化剂对H₂O₂分解反应速率影响的差异．
实验中可以表明该反应速率差异的现象是产生气泡的快慢．
②实验室用MnO₂做该反应的催化剂，使用如图所示装置的A部分制备O₂，避免反  应过于剧烈的操作是旋转分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率．
（2）Na₂O₂与水反应也可生成O₂．某同学取4g Na₂O₂样品与过量水反应，待反应完全终止时，得100mL溶液X和448mL O₂（已折算为标准状况）．该同学推测样品中含有杂质或反应中生成H₂O₂，并进行实验研究．
①取少量X于试管中，滴加FeCl₂溶液，立即生成红褐色沉淀．则反应的离子方程式是2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓．
②通过如图所示整套实验装置测定Na₂O₂样品的纯度，假设所含杂质不参加反应．取25mL X，滴入烧瓶内使其与过量KMnO₄酸性溶液反应，最终生成56mL O₂（已折算为标准状况），则此样品中Na₂O₂的质量分数是97.5%．

Answer 1

分析 （1）①通过比较表格中的数据的异同点进行解答：实验1、2只有温度不同；实验2、3催化剂不同；实验中可以表明该反应速率差异的现象是产生气泡的快慢；
 ②根据分液漏斗的结构与功能进行解答；
（2）①Fe²⁺能被H₂O₂氧化为Fe³⁺在碱性溶液中会生成红褐色沉淀Fe（OH）₃；
②根据过氧化钠与水反应的方程式以及高锰酸钾与过氧化氢反应，利用物质的量相关公式进行计算．

解答 解：（1）①实验1、2只有温度不同，所以研究的是温度对反应速率的影响；实验2、3温度是相同的，而催化剂不同，所以研究的是不同催化剂对反应速率的影响．反应速率快，产生的气体多，气泡就多而快，反应速率慢，产生的气体少，气泡就少而慢，
故答案为：温度；比较FeCl₃溶液和MnO₂作为催化剂对H₂O₂分解反应速率影响的差异；产生气泡的快慢；
②过氧化氢在FeCl₃溶液催化的作用下分解，反应过于剧烈，可控制滴加的量控制反应的速率，分液漏斗带有玻璃活塞，旋转分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率，
故答案为：旋转分液漏斗的活塞，控制滴加H₂O₂溶液的速率；
（2）①Fe²⁺能被H₂O₂氧化为Fe³⁺在碱性溶液中会生成红褐色沉淀2Fe（OH）₃所以反应离子方程式为2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓；
故答案为：2Fe²⁺+4OH^-+H₂O₂=2Fe（OH）₃↓；
②44.8mL O₂（已折算为标准状况），为$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，同样的计算方法得到56mLO₂（已折算为标准状况），为0.0025mol，根据2Na₂O₂+2H₂O═4NaOH+O₂↑知与水反应生成氧气的过氧化钠，
 2Na₂O₂ +2H₂O═4NaOH+O₂↑
0.04mol                       0.02mol
滴入烧瓶内再加入过量KMnO₄酸性溶液反应，过氧根被氧化成了氧气，根据5H₂O₂+2MnO₄ ^-+6H⁺═2Mn ²⁺+5O₂↑+8H₂O知与KMnO₄酸性溶液反应生成氧气的过氧化钠，
5H₂O₂+2MnO₄ ^-+6H⁺═2Mn ²⁺+5O₂↑+8H₂O
0.0025mol                             0.0025mol
某同学取4gNa₂O₂样品与过量水反应，待反应完全终止时，得100mL溶液X，取25mL X，实验，所以总的过氧化钠为：（0.04+0.0025×4）mol=0.05mol，则此样品中Na₂O₂的质量分数$\frac{0.05mol×78g/mol}{4g}$×100%=97.5%，
故答案为：97.5%．

点评 本题主要考查了影响化学反应的因素，解答这类题时注意影响化学反应的因素与图表中数据对比的关系，利用相关的化学反应原理进行分析解答，难度中等．