Question

3．某化學(xué)探究小組以“尋找過氧化氫分解新的催化劑”為課題，開展了下列實(shí)驗(yàn)．
【提出問題】氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
分別量取5mL 5%過氧化氫溶液放入A、B　兩支試管中，向A試管中加入a g氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現(xiàn)象．	A試管中產(chǎn)生較多氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象
待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)多次試驗(yàn)，觀察現(xiàn)象．	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃
將實(shí)驗(yàn)II中的剩余物過濾（填操作名稱），并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量	所得固體質(zhì)量仍為a g
分別量取5mL 5%過氧化氫溶液放入C、D　兩支試管中，向C試管中加入a g氧化鐵粉末，向D試管中加入a g二氧化錳粉末	D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）實(shí)驗(yàn)II、III證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑．
（2）請(qǐng)寫出二氧化錳催化過氧化氫溶液分解的化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（4）若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑．
【實(shí)驗(yàn)拓展】
（5）查閱資料得知，CuO、CuSO₄、豬肝、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑．
下列有關(guān)催化劑的說法中正確的是B．
A．MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑
B．同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑
C．催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率
D．用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物．
（6）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是中學(xué)生最為重要的科學(xué)素養(yǎng)，如圖是某學(xué)校的師生對(duì)“MnO₂催化H₂O₂溶液分解實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”（點(diǎn)燃橡膠塞上捧香后，塞緊干燥管并將其豎立，觀察到帶火星的棒香立即復(fù)燃）

該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)有操作簡(jiǎn)便，材料易得，趣聞性強(qiáng)（寫一條即可）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣進(jìn)行解答；
（3）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑
（4）根據(jù)若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)拓展】根據(jù)催化劑的含義進(jìn)行解答．

解答 解：實(shí)驗(yàn)探究：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
Ⅰ．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A試管中加入a g氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現(xiàn)象．	A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象
Ⅱ．待A試管中不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象．	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃
Ⅲ．將實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的剩余物小心過濾，并將所得慮渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為a g．
Ⅳ．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C試管中加入a g氧化鐵粉末，向D試管中加入a g二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．	都產(chǎn)生氣泡，D試管中產(chǎn)生氣泡比C試管中產(chǎn)生氣泡速率大

故填：過濾；
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；故填：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（2）氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】（1）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（2）若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實(shí)驗(yàn)拓展】
A．MnO₂不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應(yīng)的催化劑，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)題目的信息可知同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學(xué)反應(yīng)的速率，還能減慢化學(xué)反應(yīng)的速率，故C錯(cuò)誤；
D．用作催化劑的物質(zhì)可能是其它反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯(cuò)誤．
故選：B．
（6）該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，材料易得，趣聞性強(qiáng)；
故答案為：（1）質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（4）二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑．
（5）B；
（6）操作簡(jiǎn)便，材料易得，趣聞性強(qiáng)；

點(diǎn)評(píng) 此題考查了催化劑的特點(diǎn)與催化作用，以及實(shí)驗(yàn)室中制取氧氣的反應(yīng)原理來解答此題，鍛煉了學(xué)生分析問題解決問題能力．