研究不同pH时CuSO₄溶液对H₂O₂分解的催化作用。
资料：a.Cu₂O为红色固体，难溶于水，能溶于硫酸，生成Cu和Cu²⁺。
b.CuO₂为棕褐色固体，难溶于水，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（无色）、PAN（黄色）均具有还原性，都能与Cu²⁺反应：Cu²⁺+EDTA=EDTA-Cu²⁺（深蓝色）Cu²⁺+PAN=PAN-Cu²⁺（深红紫色）

编号	实验	现象
I	向1mLpH=2的1mol•L-1CuSO4溶液中加入0.5mL30%H2O2溶液	出现少量气泡
II	向1mLpH=3的1mol•L-1CuSO4溶液中加入0.5mL30%H2O2溶液	立即产生少量棕黄色沉淀，出现较明显气泡
III	向1mLpH=5的1mol•L-1CuSO4溶液中加入0.5mL30%H2O2溶液	立即产生大量棕褐色沉淀，产生大量气泡

（1）经检验生成的气体均为O₂，I中CuSO₄催化分解H₂O₂的化学方程式是

2H₂O₂

C

u

S

O

4

O₂↑+2H₂O

2H₂O₂

C

u

S

O

4

O₂↑+2H₂O

。
（2）对III中棕褐色沉淀的成分提出2种假设：i.CuO₂，ii.Cu₂O和CuO₂的混合物。
检验假设，进行实验IV：
过滤III中的沉淀，洗涤，加入过量硫酸，沉淀完全溶解，溶液呈蓝色，并产生少量气泡。
①棕褐色沉淀中一定含CuO₂的证据是

棕褐色沉淀中加入过量硫酸，沉淀完全溶解，溶液呈蓝色，并产生少量气泡，说明有CuO₂生成

棕褐色沉淀中加入过量硫酸，沉淀完全溶解，溶液呈蓝色，并产生少量气泡，说明有CuO₂生成

。
②依据IV中沉淀完全溶解，甲同学认为假设ii不成立，乙同学不同意，理由是

CuO₂与H⁺反应产生的H₂O₂具有强氧化性，在酸性条件下可能会氧化Cu₂O或Cu,无法观察到红色沉淀Cu

CuO₂与H⁺反应产生的H₂O₂具有强氧化性，在酸性条件下可能会氧化Cu₂O或Cu,无法观察到红色沉淀Cu

。
③为探究沉淀中是否存在Cu₂O，设计如下实验：
将Ⅲ中沉淀洗涤、干燥后，取0.096g固体溶于过量稀硫酸，加热，充分反应后冷却并配制成50mL溶液。取5mL溶液加水稀释至20mL后调节溶液pH，滴入3滴PAN，向溶液中滴加0.010mol•L^-1EDTA溶液至滴定终点，消耗EDTA溶液vmL。
溶液滴定终点的现象是

深红紫色，且30秒钟不复原

深红紫色，且30秒钟不复原

。v=

10mL

10mL

，可知沉淀中不含Cu₂O，假设i成立。
（3）结合方程式，运用化学反应原理解释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，两个平衡 均正向移动，O₂^2-浓度增大，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，两个平衡 均正向移动，O₂^2-浓度增大，使得CuO₂沉淀量增大

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（4）研究I、II、III中不同pH时H₂O₂分解速率不同的原因。
实验V：在试管中分别取1mLpH=2、3、5的1mol•L^-1Na₂SO₄溶液，向其中各加入0.5mL30%H₂O₂溶液，三支试管中均无明显现象。
实验VI：

将Ⅲ中沉淀过滤、洗涤、干燥，称取少量于试管中，加入30%H₂O₂溶液，立即产生大量气泡，反应结束后，测得干燥后固体的质量不变

将Ⅲ中沉淀过滤、洗涤、干燥，称取少量于试管中，加入30%H₂O₂溶液，立即产生大量气泡，反应结束后，测得干燥后固体的质量不变

（填实验操作和现象），说明CuO₂能够催化H₂O₂分解。
（5）综合上述实验，I、II、III中不同pH时H₂O₂的分解速率不同的原因是

CuO₂的催化能力强于Cu²⁺，随pH增大，Cu²⁺与H₂O₂反应生成CuO₂增多

CuO₂的催化能力强于Cu²⁺，随pH增大，Cu²⁺与H₂O₂反应生成CuO₂增多

。