在我校实验室实施的扬州市2011年中考化学实验操作考查刚刚落下帷幕．实验考查中H
2O
2分解制氧气为何不采用MnO
2作催化剂？同学们为之展开了探究．
I、他们首先配制实验所需的50mL、6%的H
2O
2溶液．
[配制溶液]
现有一瓶新购置的双氧水，标签如图所示．
（1）若用这瓶双氧水来配置6%的医用双氧水1500g，需要这种双氧水的质量是多少克？
（2）另有一瓶5个月前购进的相同规格的双氧水，经检测，已缓慢分解放出了9.6g氧气，求现在剩余的该瓶溶液中溶质的质量分数．
II、然后同学们又比较了各催化剂在室温下对50mL、6%的H
2O
2溶液分解反应的催化作用情况．
[实验记录]各催化剂对50mL、6%的H
2O
2溶液分解反应的催化作用情况（室温22℃）
| 催化剂及用量 |
O2 平均产量 |
制氧所需时间 |
成本 |
反应情况 |
| 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 |
均匀产生O2 |
| 15%CuSO4溶液5滴 |
955mL |
4′57″ |
0.03元 |
均匀产生O2 |
[实验分析]由表中数据及实验体验可以得出，MnO
2 催化分解H
2O
2制氧气有两点不足，①开始反应速率过快，氧气产生后，发生装置内压强骤然增大，使用分液漏斗滴液往往受阻，收集氧气排水或排空气时稍微耽搁，就会有不少O
2 逸失，到收集最后一瓶O
2反应变慢，耗时太长．②
MnO2用量多，成本高
MnO2用量多，成本高
．
[提出问题]同学们认为用FeCl
3溶液作催化剂效果最好．但FeCl
3溶液为何能催化分解H
2O
2？
[实验猜想]已知FeCl
3在水中可解离出Fe
3+ 和Cl
-，同学们提出以下猜想：
甲同学的猜想是：真正催化分解H
2O
2的是FeCl
3溶液中的H
2O；
乙同学的猜想是：真正催化分解H
2O
2的是FeCl
3溶液中的Fe
3+；
丙同学的猜想是：真正催化分解H
2O
2的是FeCl
3溶液中的Cl
-；
你认为最不可能的是
甲
甲
同学的猜想，理由是
过氧化氢溶液中有水
过氧化氢溶液中有水
．
同学们对余下的两个猜想，用实验进行了探究，请你仔细分析后填空：
[实验过程1]向盛有5mL、6% H
2O
2溶液的试管中加入少量的HCl溶液，并把带火星的木条伸入试管．
[实验现象1]无明显现象．对应结论：
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
．
[实验过程2]另向盛有5mL、6%的H
2O
2溶液的试管中加入少量的
Fe（NO3）3溶液
Fe（NO3）3溶液
，并再次把带火星的木条伸入试管．
[实验现象2]
试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃
试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃
．
对应结论：
起催化作用的是Fe3+
起催化作用的是Fe3+
．
[拓展研究]
同学们还比较了FeCl
3和CuSO
4两种盐对H
2O
2分解的催化效果，他们分成甲、乙两组，分别设计了如图一、图二所示的实验并进行了实验．（设两种盐溶液的浓度等条件相同）
（1）指出仪器名称：A
分液漏斗
分液漏斗
B
锥形瓶
锥形瓶
（2）写出以FeCl
3为催化剂的反应的化学方程式
．
（3）图一可通过观察
反应产生气泡快慢
反应产生气泡快慢
来定性比较得出结论．有同学提出将药品CuSO
4改为CuCl
2更为合理，其理由是
使酸根相同，排除酸根的影响因素
使酸根相同，排除酸根的影响因素
，你认为药品还可以作何改进？
将FeCl3改为Fe2（SO4）3
将FeCl3改为Fe2（SO4）3
．
（4）检查图二装置气密性的方法是：
关闭
关闭
（填“打开”或“关闭”）仪器A的活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察到活塞又回到了原位，则说明装置气密性
良好
良好
（填“良好”或“不好”）．该组同学利用图二所示实验需测量的数据是
A
A
（填序号：A．一定时间内收集到的气体体积 B．收集一定体积的气体所需双氧水的质量）．
研究小组还对溶液浓度、温度等实验条件进行了探究．下表选取了部分实验数据：
用足量等体积H
2O
2溶液制取相同体积O
2所需的时间
浓度
时间（min）
条件 |
30% H2O2 |
15% H2O2 |
5% H2O2 |
| 加入a g MnO2 |
0.2 |
0.8 |
2.0 |
[交流讨论]从上表中还能得出的结论是：
H2O2溶液的质量分数越大产生氧气的速率越快
H2O2溶液的质量分数越大产生氧气的速率越快
．
