氯化铁催化H2O2 分解实验中的问题讨论 黄明建 【问题】 1、氯化铁对H2O2 分解的催化效率与双氧水自身的浓度有关吗？ 2、FeCl3 对H2O2 分解的催化原理是什么？ 3、为什么向H2O2 溶液中加入氯化铁后，溶液颜色先变深后变浅？ 4、如何证明氯化铁催化H2O2 分解时，铁元素化合价发生了变化？ 5、在氯化铁和H2O2 的混合液中滴加KSCN 溶液，为什么会先变红后褪色？ 【问题1】氯化铁对H2O2 分解的催化效率与双氧水自身的浓度有关吗？ 实验时，室内气温约24℃。所用试剂如下： 1、分取 10%H2O2 溶液、蒸馏水、5%H2O2 溶液各约2mL，从左至右分装在三支试管中；并向装蒸馏水的试管内滴加3 滴0.1mol/LFeCl3 溶液，以作空白实验。如下图所示。 2、同时向两支装有 H2O2 溶液的试管中滴加 3 滴 0.1mol/LFeCl3 溶液，左侧试管中10%H2O2 溶液迅速变红棕色，并有较多气泡产生；右侧试管中 5%H2O2 溶液变棕色，开始 10s 内产生气泡的现象不明显。 3、下图显示反应进行到约 1min 时，左右两支试管内的反应均明显加快 4、下图显示反应进行到约 2min 时，左侧试管内反应变缓，溶液颜色明显变浅；右侧试管内反应速度加快。 下面是实验在3min后局部放大的图片，可见到左侧试管内基本见不到气泡产生，右侧试管内溶液颜色也明显变浅。 此前，已有实验证明：上述反应中产生的无色气体能使带火星的木条复燃。 【实验结论】向H2O2 溶液中加入FeCl3 溶液，确实能加快H2O2 的分解速率，并且双氧水的起始浓度越大，反应速率越快。 【问题2】FeCl3 对H2O2 分解的催化原理是什么？ H2O2 分子中含有过氧链—O—O—，在不同环境下有可能表现出氧化性，也可能表现出还原性或发生自氧化还原反应，这与其特殊的电极电势有关（参见下面数据）。 H 2O 2 的氧化电位： 酸性： H2O2 + 2H+ +2e－ ⇌ 2H2O E0 = +1.77V 碱性： HO2－ + H2O +2e－ ⇌ 3OH－ E0 = +0.87V H 2O 2 的还原电位： 酸性：2H+ +2e－+ O2 ⇌ H2O2 E0 = +0.68V 碱性：1/2 O2+ H+ +2e－⇌ OH ⇌ 1/2 H2O2 E0 = +0.22V 因此，电势介于 1.77V 和 0.68V 间的物质都能催化H2O2 的分解。例如：Fe3+ / Fe2+ 。 Fe3+ + e－ ⇌ Fe2+ E0 = +0.771V FeCl3 溶液催化H2O2 分解的过程可表示为： 2Fe3+ + H2O2 ＝ 2Fe2+ + O2↑+ 2H+ 2Fe2++ 2H+ + H2O2 ＝ 2Fe3+ + 2H2O 总反应： 2 H2O2 ＝...
