金属离子催化双氧水分解过程中
Cl
-
的作用
王海富 陈益
（南京市金陵中学 210005）
摘要：通过同浓度的
CuSO
4
、
CuCl
2
溶液及同浓度
Fe
3+
的
FeCl
3
、
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液对
5%
双氧
水的分解实验对照，发现
Cl
-
对
Cu
2+
、
Fe
3+
催化双氧水分解均起到了促进作用。教学过程中教
师的纳闷和疑虑是重要的教学资源，善于捕捉、利用这些资源，不仅是对知识个体认知的纠
错和释疑，更是对教师专业水平的进步和提升。
关键词：金属离子催化；氯桥理论；
Cl
-
的促进作用
1
．问题的由来
在新授必修
1
《化学反应的速率和限度》时，我和备课组老师一起准备了
5%
双氧水的催
化分解演示实验。为了控制阴离子变量相同，我们选择了浓度均为
1mol/L
的
FeCl
3
溶液和
CuCl
2
溶液做催化剂进行催化效果的比较（其中
CuCl
2
溶液是教材实验之外的补充）。从课
堂演示效果看，我发现相同阳离子浓度的
FeCl
3
溶液和
CuCl
2
溶液做双氧水分解的催化剂时，
双氧水分解产生气泡的速率都比较快，但滴入
FeCl
3
溶液产生的气泡更快些，从而说明催化
剂是有选择性的。
课后我心里有些纳闷和疑虑，为何选修
4
教材中选择了
FeCl
3
溶液和
CuSO
4
溶液作双
氧水分解的催化剂，却没有选择
CuCl
2
溶液呢？我甚至还想，为何选择
FeCl
3
溶液而不选择
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液呢？教材之所以这样安排，是因为这些催化剂的阴离子对催化效果影响不大
的缘故，还是有什么深晦的道理隐藏于其中故而教材有意避开呢，抑或是教材编写者的随
意选择呢？
2
．思考和探究
Fe
3+
对双氧水分解的催化机理一般为
[1]
：
2Fe
3+
+ H
2
O
2
=2Fe
2+
+ O
2
↑+2 H
+
2Fe
2+
+ H
2
O
2
+2 H
+
=2Fe
3+
+ 2H
2
O
当时我的直觉是双氧水在
Cu
2+
的催化下，中间过程可能也发生了类似的氧化还原反应
过程，即
Cu
2+
→Cu
+
→Cu
2+
。
如果
Cu
2+
被双氧水还原成
Cu
+
离子，
Cl
-
对
Cu
+
的沉淀或者络合对该反应可能会起到促进
作用，而
Fe
3+
不与
Cl
-
沉淀，即使络合也不是很强。按照这种假想分析，
CuCl
2
溶液对双氧水
分解的催化效果要比
CuSO
4
溶液好，而
FeCl
3
溶液和
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液催化效果应该相差不大，
所以教材选择
CuSO
4
溶液和
FeCl
3
溶液
[
也可以选择
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液
]
。
本着这种想当然的心态，我做了
1mol/L
的
CuSO
4
溶液和
CuCl
2
溶液催化
5%
双氧水分
解的对照实验，让我兴奋激动的是滴入
CuCl
2
溶液时产生气泡的速率真的比滴入
CuSO
4
溶
液快得多。当我向滴入
CuSO
4
溶液的双氧水中加入少量饱和食盐水时，竟然发现产生气泡
的速率明显加快，也就是说
Cl
-
对
Cu
2+
催化双氧水分解起到了促进作用。我初步认为该反应
的机理可能是：
H
2
O
2
+2Cu
2+
+2Cl
-
=2CuCl↓+O
2
↑+2H
+
，
H
2
O
2
+2CuCl+2H
+
=2Cu
2+
+2Cl
-
+2H
2
O
，
我查阅《高等无机化学》
[2]
时，书中说
CrCl
3
在还原剂及氯离子存在条件下容易转化成
CrCl
2
，原因是在
Cr
3+
和
Cr
2+
之间存在“氯桥” 加速了这个转化。在变价金属之间存在“氯
桥”的理论观点让我很受启发。用
CuCl
2
溶液催化分解双氧水时，我认为
Cl
-
也可能在
Cu
2+
和
Cu
+
之间形成的“氯桥”，从而使
Cl
-
在
Cu
2+
催化双氧水分解中起了促进作用。
变价金属之间存在“氯桥”的理论让我不禁联想到了
Cl
-
会不会也在
Fe
3+
和
Fe
2+
之间形
成“氯桥”，从而使
FeCl
3
溶液在双氧水分解的催化效果要比
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液好呢？因为之
前的想当然，我根本没去做
FeCl
3
溶液和
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液催化双氧水分解的对照实验。第二天
我到实验室做了
1mol/LFe
3+
的
FeCl
3
溶液和
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液催化分解
5%
双氧水的对照实验。让
我大跌眼镜的是向双氧水中滴入
FeCl
3
溶液产生气泡的速率明显快于
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液，当我
向滴入
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液的双氧水中加入少量饱和食盐水时，竟然也发现产生气泡的速率明显
加快，就是说
Cl
-
在
Fe
3+
催化双氧水分解中也起到了促进作用。
这个实验完全颠覆了我对
Cl
-
在
Cu
2+
催化双氧水分解中起促进作用而在
Fe
3+
催化双氧水
分解中没有影响的假想。实验事实表明，
Cl
-
对
Cu
2+
、
Fe
3+
催化双氧水分解均起到了促进作用。
3
．心得和感悟
教师对待日常教学要做有心之人，不人云亦云，多动脑思考，多动手实验。尽管实验
探究的过程可能会一波三折，甚至我们对其中的本质原因一时都难以定论，但是我们对问
题的积极思考和实验的过程获得的是一种心灵的享受和认识的提升。相信这些虽不成熟但是
真实的探究历程对我们的同仁也是一种启发。
以上是我对常见的变价金属离子催化双氧水分解过程中
Cl
-
的作用探究中的一点心得和
感悟，至于
Cl
-
对变价金属离子催化双氧水分解的促进作用是否因为
Cl
-
的络合、“氯桥”或
者其他的影响所致，有待我和大家进一步的研究探析。
参考文献：
[1]
北京 范大 ， 中 范大 ，南京 范大师 学 华 师 学 师 学
.
无机化 （上 ）学 册
[M].
北京：高等教
育出版社，
2003.
[2][
美
]F.A.
科顿
.[
英
]G.
威尔金森
.
著
.
北京 范大 ，师 学 州兰 大 ，学 吉林大 ，学 宁辽 大学
.
译
.
高等无机化 （学 下 ）册
[M].
北京：高人民 育出版社，教
1980.