H2O2(双氧水，过氧化氢)催化分解

Question

三价铁离子和二价铜离子对过氧化氢的催化分解效率哪个更高？为何？（用反应原理解释）

Answer 1

从反应速率上来说还是三价铁离子比二价铜离子快,但仍然没有MnO2快

三价铁离子催化分解H2O2,这是和Fe本身的电子层结构有关，Fe原子中具有一些空轨道，能够形成配位型催化活性中心
Fe为26号元素 电子层结构 如下，上一行为轨道，下一行为轨道中的电子数
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
2 2 6 2 6 2 6 0
以上是按能量来排的，但最先失去的是4s,2个电子，成Fe2+,而3d中6个电子容易失去1个形成半满结构，得Fe3+
因此Fe3+电子如下
1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p
2 2 6 2 6 0 5 0
这里4s,4p都是空着的，3d是半空的，因此能够提供空轨道，以形成催化活性中心，配位点.而二价铜离子的3d轨道有9个电子,较铁不容易形成催化活性中心，配位点
过渡元素中，多是如此的，能够提供空轨道，形成多种配位的，所以在过程元素中，能够得到较好的催化剂

Answer 2

三价铁离子更高，因为在H2O2分解时有显著的催化作用,因为三价铁离子会先被H2O2还原成二价,然后又被H2O2氧化成三价......如此来了N多次后,H2O2分解光了

Answer 3

铁离子比铜离子催化效率要高。原因是三价铁离子的3d轨道处于半充满状态，而二价铜离子的3d轨道有9个电子。而我们知道过渡金属就是因为内层电子没有充满而具有催化作用的。

Answer 4

三价铁离子的效率高
反应过程中有中间产物不稳定的高铁酸生成，之后高铁酸又分解或被还原，所以实验中可以看到双氧水中滴加氯化铁溶液，颜色变深，最终又恢复为原先氯化铁的颜色。
2Fe3＋ ＋ 3H2O2 ＋2H2O＝2H2FeO4 ＋ 6H＋
4H2FeO4 ＝ 2Fe2O3 ＋4H2O ＋ 3O2
2H2FeO4 ＋3H2O2 ＝2Fe（OH）3 ＋ 2H2O ＋ 3O2

Answer 5

三价铁，因为这个反应是一个复杂的反应，有很多中间产物，它们具有还原性，而三价铁有强氧化性，这样可以中和