题目内容

5．试写出中学阶段常见的两种制取氧气的化学方程式：H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$H2O+O2↑；2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑．
Ⅱ．实验室中通常用MnO2作催化剂分解过氧化氢，已知CuSO4溶液对过氧化氢的分解也具有催化作用，某实验兴趣小组同学猜想其他盐溶液也可能在这个反应中起同样的作用，于是他们做了以下探究．请你帮助他们完成实验报告：
（1）实验过程：在一支试管中加入5mL 5%的H2O2溶液，然后滴入适量的FeCl3溶液，把带火星的木条伸入试管．
实验现象：试管中有大量的气泡产生，带火星的木条复燃．
实验结论：FeCl3溶液可以催化分解H2O2．
（2）已知FeCl3在水中可解离出Fe3+和Cl-，同学们提出以下猜想：
甲同学的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的H2O；
乙同学的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Fe3+；
丙同学的猜想：真正催化分解H2O2的是FeCl3溶液中的Cl-．
你认为最不可能的是甲同学的猜想，理由是因过氧化氢溶液中自身有水，可见水不是催化剂．
（3）同学们对余下的两个猜想，用实验进行了探究，并记录如下，请你仔细分析后填表：
实验过程实验现象结论
实验过程实验现象结论
向盛有5mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的 HCl，把带火星的木条伸入试管．无明显现象起催化作用的
不是Cl-
向盛有5mL 5%的H2O2溶液的试管中滴入少量的Fe2（SO4）3，把带火星的木条伸入试管．试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃．起催化作用的
是Fe3+

分析 根据中学化学基础知识可知，中学常用双氧水分解或过氧化钠与水反应制取氧气；
（1）FeCl3溶液可以催化分解H2O2，产生氧气，氧气能使带火星的木条复燃；
（2）催化剂在反应前后质量和化学质量都不变，根据催化剂的这一特点，判断过氧化氢溶液中水、FeCl3溶液中的Fe3+、Cl-是否可以催化过氧化氢的分解；
（3）为检验两种离子中哪一种离子对过氧化氢分解起到了催化作用，可采取控制变量的方法进行实验探究，即加入其它含Fe3+或Cl-的溶液进行对比．

解答 解：根据中学化学基础知识可知，中学常用双氧水分解或过氧化钠与水反应制取氧气，有关反应的方程式为H2O2 $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ H2O+O2↑、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，
故答案为：H2O2 $\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$ H2O+O2↑、2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；
（1）根据实验结论可得知FeCl3溶液能催化H2O2分解，因此，向5%的过氧化氢溶液加入FeCl3溶液时，可以观察到：试管中有大量的气泡产生，伸入的带火星的木条复燃；
故答案为：试管中有大量的气泡产生，带火星的木条复燃；
（2）5%的过氧化氢溶液中含有大量的水，但分解速率依然很小，说明溶液中的水并不能催化过氧化氢的分解，而且过氧化氢分解生成水和氧气，使之在变化前后溶液中水的质量发生了改变；从以上两个方面都可以说明水不能作用过氧化氢分解的催化剂，故猜想甲明显不对；
故答案为：甲；因过氧化氢溶液中自身有水，可见水不是催化剂；
（3）为检验Cl-向过氧化氢溶液中加入了含有Cl-的稀盐酸，观察到无明显改变，说明溶液中的Cl-不能对过氧化氢分解起到催化作用；因此，可推测溶液中的Fe3+催化了过氧化氢的分解，因此另一个探究实验应加入含有Fe3+的溶液进行，并应观察到产生大量气体和带火星木条的复燃；故可加入含Fe3+的硫酸铁溶液或硝酸铁溶液；
故答案为：

实验步骤实验现象结论
  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+
．

点评 本题主要考查双氧水分解使用催化剂的探究，题目中等难度，答题时要求学生要有严密的化学思维，学会运用化学现象推测反应原理，可以培养学生分析问题、解决问题的能力．

练习册系列答案
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