Question

【题目】研究催化剂对化学反应有重要意义．为探究催化剂对双氧水分解的催化效果，某研究小组做了如下实验：
（1）甲同学欲用图所示实验来证明MnO2是H2O2分解反应的催化剂．该实验（填“能”或“不能”）达到目的，原因是 ．

（2）为探究MnO2的量对催化效果的影响，乙同学分别量取50mL 1% H2O2加入容器中，
在一定质量范围内，加入不同质量的MnO2 ， 测量所得气体体积，数据如下：

MnO2的质量/g	0.1	0.2	0.4
40s末O2体积/mL	49	61	86

由此得出的结论是 ， 原因是 ．
（3）为分析Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，丙同学设计如下实验（三支试管中均盛有10mL 5% H2O2 ）：

试管	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
滴加试剂	5滴0.1molL﹣1FeCl3	5滴0.1molL﹣1 CuCl2	5滴0.3molL﹣1 NaCl
产生气泡情况	较快产生细小气泡	缓慢产生细小气泡	无气泡产生

结论是 ， 实验Ⅲ的目的是 ．
（4）①查阅资料得知：将作为催化剂的FeCl3溶液加入H2O2溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中H2O2均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个
氧化还原反应的化学方程式分别是和（按反应发生的顺序写）．
②在上述实验过程中，分别检测出溶液中有二价锰、二价铁和一价铜，由此得出选择作为H2O2分解反应的催化剂需要满足的条件是 ．

Answer 1

【答案】
（1）不能；因为没有确认MnO2的质量和性质是否改变
（2）在一定质量范围内，MnO2质量越大，反应速率越快；固体质量越大，其表面积也越大，故反应速率加快，催化效果更好
（3）Fe3+和Cu2+对H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好；对比实验，证明Cl﹣对H2O2的分解没有催化作用
（4）2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl；2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O；H2O2分解反应的催化剂具有氧化性，且其氧化性强于H2O2；催化剂被还原后所得物质又能被H2O2氧化生成催化剂
【解析】解：（1）要证明MnO2是H2O2分解反应的催化剂，必须证明催化剂在反应前后的性质和质量不改变，而甲同学没有做这方面的实验，所以不能达到目的，所以答案是：不能；因为没有确认MnO2的质量和性质是否改变；（2）根据表格中数据，在一定质量范围内，二氧化锰质量的增加，相同时间内收集到氧气的体积也相应增加，说明反应速率加快，原因是在一定质量范围内，固体质量越大，其表面积也越大，故反应速率加快，催化效果更好，所以答案是：在一定质量范围内，MnO2质量越大，反应速率越快；固体质量越大，其表面积也越大，故反应速率加快，催化效果更好；（3）从所给的数据可知：试管Ⅰ、试管Ⅱ所用试剂的浓度、用量完全一样，产生气泡是试管Ⅰ快，试管Ⅱ慢，试管Ⅲ无气泡产生，试管Ⅲ是一个对比实验，说明Cl﹣对H2O2的分解没有催化作用，从而得到Fe3+和Cu2+对H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好的结论，所以答案是：Fe3+和Cu2+对H2O2的分解均有催化作用，且Fe3+比Cu2+催化效果好；对比实验，证明Cl﹣对H2O2的分解没有催化作用；（4）①根据化合价的升降和催化剂会参加反应，但最终性质和质量不改变写出反应方程式，FeCl3和H2O2反应，FeCl3中铁元素化合价降低，生成氯化亚铁，双氧水中氧元素化合价升高，生成氧气，方程式为：2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl；FeCl3作催化剂，在第二个反应中重新生成，氯化亚铁又被双氧水氧化成氯化铁，方程式为：2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O，所以答案是：2FeCl3+H2O2=2FeCl2+O2↑+2HCl 2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O；②二价锰、二价铁和一价铜都是化合价降低得到的，说明二氧化锰、Fe3+、Cu2+得到电子，作氧化剂，将双氧水氧化，还原得到的二价锰、二价铁和一价铜又被双氧水氧化成二氧化锰、Fe3+、Cu2+ ， 由此得出选择作为H2O2分解反应的催化剂需要满足的条件是H2O2分解反应的催化剂具有氧化性，且其氧化性强于H2O2；催化剂被还原后所得物质又能被H2O2氧化生成催化剂，
所以答案是：H2O2分解反应的催化剂具有氧化性，且其氧化性强于H2O2；催化剂被还原后所得物质又能被H2O2氧化生成催化剂．