研究不同pH時(shí)CuSO₄溶液對(duì)H₂O₂分解的催化作用。
資料：a.Cu₂O為紅色固體，難溶于水，能溶于硫酸，生成Cu和Cu²⁺。
b.CuO₂為棕褐色固體，難溶于水，能溶于硫酸，生成Cu²⁺和H₂O₂。
c.H₂O₂有弱酸性：H₂O₂?H⁺+HO₂^-，HO₂^-?H⁺+O₂^2-。
d.EDTA（無(wú)色）、PAN（黃色）均具有還原性，都能與Cu²⁺反應(yīng)：Cu²⁺+EDTA=EDTA-Cu²⁺（深藍(lán)色）Cu²⁺+PAN=PAN-Cu²⁺（深紅紫色）

編號(hào)	實(shí)驗(yàn)	現(xiàn)象
I	向1mLpH=2的1mol?L-1CuSO4溶液中加入0.5mL30%H2O2溶液	出現(xiàn)少量氣泡
II	向1mLpH=3的1mol?L-1CuSO4溶液中加入0.5mL30%H2O2溶液	立即產(chǎn)生少量棕黃色沉淀，出現(xiàn)較明顯氣泡
III	向1mLpH=5的1mol?L-1CuSO4溶液中加入0.5mL30%H2O2溶液	立即產(chǎn)生大量棕褐色沉淀，產(chǎn)生大量氣泡

（1）經(jīng)檢驗(yàn)生成的氣體均為O₂，I中CuSO₄催化分解H₂O₂的化學(xué)方程式是

2H₂O₂

C

u

S

O

4

O₂↑+2H₂O

2H₂O₂

C

u

S

O

4

O₂↑+2H₂O

。
（2）對(duì)III中棕褐色沉淀的成分提出2種假設(shè)：i.CuO₂，ii.Cu₂O和CuO₂的混合物。
檢驗(yàn)假設(shè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)IV：
過(guò)濾III中的沉淀，洗滌，加入過(guò)量硫酸，沉淀完全溶解，溶液呈藍(lán)色，并產(chǎn)生少量氣泡。
①棕褐色沉淀中一定含CuO₂的證據(jù)是

棕褐色沉淀中加入過(guò)量硫酸，沉淀完全溶解，溶液呈藍(lán)色，并產(chǎn)生少量氣泡，說(shuō)明有CuO₂生成

棕褐色沉淀中加入過(guò)量硫酸，沉淀完全溶解，溶液呈藍(lán)色，并產(chǎn)生少量氣泡，說(shuō)明有CuO₂生成

。
②依據(jù)IV中沉淀完全溶解，甲同學(xué)認(rèn)為假設(shè)ii不成立，乙同學(xué)不同意，理由是

CuO₂與H⁺反應(yīng)產(chǎn)生的H₂O₂具有強(qiáng)氧化性，在酸性條件下可能會(huì)氧化Cu₂O或Cu,無(wú)法觀察到紅色沉淀Cu

CuO₂與H⁺反應(yīng)產(chǎn)生的H₂O₂具有強(qiáng)氧化性，在酸性條件下可能會(huì)氧化Cu₂O或Cu,無(wú)法觀察到紅色沉淀Cu

。
③為探究沉淀中是否存在Cu₂O，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：
將Ⅲ中沉淀洗滌、干燥后，取0.096g固體溶于過(guò)量稀硫酸，加熱，充分反應(yīng)后冷卻并配制成50mL溶液。取5mL溶液加水稀釋至20mL后調(diào)節(jié)溶液pH，滴入3滴PAN，向溶液中滴加0.010mol?L^-1EDTA溶液至滴定終點(diǎn)，消耗EDTA溶液vmL。
溶液滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是

深紅紫色，且30秒鐘不復(fù)原

深紅紫色，且30秒鐘不復(fù)原

。v=

10mL

10mL

，可知沉淀中不含Cu₂O，假設(shè)i成立。
（3）結(jié)合方程式，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解釋III中生成的沉淀多于II中的原因：

溶液中存在H₂O₂?H⁺+HO₂^-，HO₂^-?H⁺+O₂^2-，溶液pH增大，兩個(gè)平衡 均正向移動(dòng)，O₂^2-濃度增大，使得CuO₂沉淀量增大

溶液中存在H₂O₂?H⁺+HO₂^-，HO₂^-?H⁺+O₂^2-，溶液pH增大，兩個(gè)平衡 均正向移動(dòng)，O₂^2-濃度增大，使得CuO₂沉淀量增大

。
（4）研究I、II、III中不同pH時(shí)H₂O₂分解速率不同的原因。
實(shí)驗(yàn)V：在試管中分別取1mLpH=2、3、5的1mol?L^-1Na₂SO₄溶液，向其中各加入0.5mL30%H₂O₂溶液，三支試管中均無(wú)明顯現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)VI：

將Ⅲ中沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥，稱取少量于試管中，加入30%H₂O₂溶液，立即產(chǎn)生大量氣泡，反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)得干燥后固體的質(zhì)量不變

將Ⅲ中沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥，稱取少量于試管中，加入30%H₂O₂溶液，立即產(chǎn)生大量氣泡，反應(yīng)結(jié)束后，測(cè)得干燥后固體的質(zhì)量不變

（填實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象），說(shuō)明CuO₂能夠催化H₂O₂分解。
（5）綜合上述實(shí)驗(yàn)，I、II、III中不同pH時(shí)H₂O₂的分解速率不同的原因是

CuO₂的催化能力強(qiáng)于Cu²⁺，隨pH增大，Cu²⁺與H₂O₂反應(yīng)生成CuO₂增多

CuO₂的催化能力強(qiáng)于Cu²⁺，隨pH增大，Cu²⁺與H₂O₂反應(yīng)生成CuO₂增多

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