在我校實(shí)驗(yàn)室實(shí)施的揚(yáng)州市2011年中考化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考查剛剛落下帷幕．實(shí)驗(yàn)考查中H
2O
2分解制氧氣為何不采用MnO
2作催化劑？同學(xué)們?yōu)橹归_(kāi)了探究．
I、他們首先配制實(shí)驗(yàn)所需的50mL、6%的H
2O
2溶液．
[配制溶液]
現(xiàn)有一瓶新購(gòu)置的雙氧水，標(biāo)簽如圖所示．
（1）若用這瓶雙氧水來(lái)配置6%的醫(yī)用雙氧水1500g，需要這種雙氧水的質(zhì)量是多少克？
（2）另有一瓶5個(gè)月前購(gòu)進(jìn)的相同規(guī)格的雙氧水，經(jīng)檢測(cè)，已緩慢分解放出了9.6g氧氣，求現(xiàn)在剩余的該瓶溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
II、然后同學(xué)們又比較了各催化劑在室溫下對(duì)50mL、6%的H
2O
2溶液分解反應(yīng)的催化作用情況．
[實(shí)驗(yàn)記錄](méi)各催化劑對(duì)50mL、6%的H
2O
2溶液分解反應(yīng)的催化作用情況（室溫22℃）
| 催化劑及用量 |
O2 平均產(chǎn)量 |
制氧所需時(shí)間 |
成本 |
反應(yīng)情況 |
| MnO21.0g |
919mL |
10′03″ |
0.11元 |
分解先快后慢 |
| 10%FeCl3溶液5滴 |
985mL |
4′50″ |
0.02元 |
均勻產(chǎn)生O2 |
| 15%CuSO4溶液5滴 |
955mL |
4′57″ |
0.03元 |
均勻產(chǎn)生O2 |
[實(shí)驗(yàn)分析]由表中數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)可以得出，MnO
2 催化分解H
2O
2制氧氣有兩點(diǎn)不足，①開(kāi)始反應(yīng)速率過(guò)快，氧氣產(chǎn)生后，發(fā)生裝置內(nèi)壓強(qiáng)驟然增大，使用分液漏斗滴液往往受阻，收集氧氣排水或排空氣時(shí)稍微耽擱，就會(huì)有不少O
2 逸失，到收集最后一瓶O
2反應(yīng)變慢，耗時(shí)太長(zhǎng)．②
MnO2用量多，成本高
MnO2用量多，成本高
．
[提出問(wèn)題]同學(xué)們認(rèn)為用FeCl
3溶液作催化劑效果最好．但FeCl
3溶液為何能催化分解H
2O
2？
[實(shí)驗(yàn)猜想]已知FeCl
3在水中可解離出Fe
3+ 和Cl
-，同學(xué)們提出以下猜想：
甲同學(xué)的猜想是：真正催化分解H
2O
2的是FeCl
3溶液中的H
2O；
乙同學(xué)的猜想是：真正催化分解H
2O
2的是FeCl
3溶液中的Fe
3+；
丙同學(xué)的猜想是：真正催化分解H
2O
2的是FeCl
3溶液中的Cl
-；
你認(rèn)為最不可能的是
甲
甲
同學(xué)的猜想，理由是
過(guò)氧化氫溶液中有水
過(guò)氧化氫溶液中有水
．
同學(xué)們對(duì)余下的兩個(gè)猜想，用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究，請(qǐng)你仔細(xì)分析后填空：
[實(shí)驗(yàn)過(guò)程1]向盛有5mL、6% H
2O
2溶液的試管中加入少量的HCl溶液，并把帶火星的木條伸入試管．
[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1]無(wú)明顯現(xiàn)象．對(duì)應(yīng)結(jié)論：
FeCl3溶液中的Cl-不能催化分解H2O2
FeCl3溶液中的Cl-不能催化分解H2O2
．
[實(shí)驗(yàn)過(guò)程2]另向盛有5mL、6%的H
2O
2溶液的試管中加入少量的
Fe（NO3）3溶液
Fe（NO3）3溶液
，并再次把帶火星的木條伸入試管．
[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2]
試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃
試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃
．
對(duì)應(yīng)結(jié)論：
起催化作用的是Fe3+
起催化作用的是Fe3+
．
[拓展研究]
同學(xué)們還比較了FeCl
3和CuSO
4兩種鹽對(duì)H
2O
2分解的催化效果，他們分成甲、乙兩組，分別設(shè)計(jì)了如圖一、圖二所示的實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．（設(shè)兩種鹽溶液的濃度等條件相同）
（1）指出儀器名稱：A
分液漏斗
分液漏斗
B
錐形瓶
錐形瓶
（2）寫(xiě)出以FeCl
3為催化劑的反應(yīng)的化學(xué)方程式
．
（3）圖一可通過(guò)觀察
反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢
反應(yīng)產(chǎn)生氣泡快慢
來(lái)定性比較得出結(jié)論．有同學(xué)提出將藥品CuSO
4改為CuCl
2更為合理，其理由是
使酸根相同，排除酸根的影響因素
使酸根相同，排除酸根的影響因素
，你認(rèn)為藥品還可以作何改進(jìn)？
將FeCl3改為Fe2（SO4）3
將FeCl3改為Fe2（SO4）3
．
（4）檢查圖二裝置氣密性的方法是：
關(guān)閉
關(guān)閉
（填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”）儀器A的活塞，將注射器活塞拉出一定距離，一段時(shí)間后松開(kāi)活塞，觀察到活塞又回到了原位，則說(shuō)明裝置氣密性
良好
良好
（填“良好”或“不好”）．該組同學(xué)利用圖二所示實(shí)驗(yàn)需測(cè)量的數(shù)據(jù)是
A
A
（填序號(hào)：A．一定時(shí)間內(nèi)收集到的氣體體積 B．收集一定體積的氣體所需雙氧水的質(zhì)量）．
研究小組還對(duì)溶液濃度、溫度等實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了探究．下表選取了部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
用足量等體積H
2O
2溶液制取相同體積O
2所需的時(shí)間
濃度
時(shí)間（min）
條件 |
30% H2O2 |
15% H2O2 |
5% H2O2 |
| 加入a g MnO2 |
0.2 |
0.8 |
2.0 |
[交流討論]從上表中還能得出的結(jié)論是：
H2O2溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大產(chǎn)生氧氣的速率越快
H2O2溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大產(chǎn)生氧氣的速率越快
．
階梯計(jì)算系列答案