Question

某校化學(xué)興趣小組將用剩的過氧化氫溶液倒入放有生銹鐵釘?shù)膹U液缸中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了大量的氣泡，經(jīng)檢驗此氣體為氧氣．根據(jù)學(xué)過的知識初步判斷，是生銹鐵釘中的某種物質(zhì)加快了過氧化氫的分解，那么究竟是哪種物質(zhì)加快了過氧化氫的分解速率？請你參與他們的研究，分享和體驗探究實驗的快樂．
[猜想與假設(shè)]
甲同學(xué)：鐵釘表面的氧化鐵加快了H₂O₂的溶液分解．
乙同學(xué)：鐵釘里的________加快了H₂O₂的溶液分解．
[設(shè)計方案和實驗]完成下列表格

實驗方案	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入2g 氧化鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．	________	甲同學(xué)結(jié)論成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入________粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	乙同學(xué)結(jié)論________．（填“成立”或“不成立”）

[討論交流]丙同學(xué)認(rèn)為“方案一”只能說明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說Fe₂O₃就一定是催化劑．你是否支持丙同學(xué)的觀點？________，如果要證明氧化鐵是催化劑，就要設(shè)計一個實驗來證明，這個實驗的設(shè)計原理是________．
（提示：下面小題若答對將獎勵4分，但化學(xué)總分不超過60分．）
[反思與評價]丁同學(xué)仔細(xì)觀察“方案二”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時間后發(fā)現(xiàn)試管中也產(chǎn)生了氣體，丁同學(xué)對此現(xiàn)象進(jìn)行深入思考和分析，得出可能的原因，你能想出其中的原因嗎？________．

Answer 1

鐵    有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復(fù)燃    鐵    不成立    支持    設(shè)計實驗驗證Fe₂O₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變    可能是鐵被過氧化氫溶液氧化成氧化鐵，后來氧化鐵催化過氧化氫溶液分解或可能是鐵釘中碳被過氧化氫溶液氧化，其產(chǎn)物催化過氧化氫溶液分解
分析：此題涉及到“尋找新的催化劑”，將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中探究過氧化氫溶液的分解速率，通過[猜想與假設(shè)]，再利用[設(shè)計方案和實驗]，經(jīng)過[設(shè)計方案和實驗]的實驗過程及現(xiàn)象得出結(jié)論，再經(jīng)過[討論交流]，知氧化碳能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質(zhì)不能做其反應(yīng)的催化劑，最后通過[反思與評價]對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析．
解答：[猜想與假設(shè)]生銹鐵釘?shù)慕M成主要是：氧化鐵和鐵．甲同學(xué)猜想：鐵釘表面的氧化鐵加快了H₂O₂的溶液分解，因此乙同學(xué)：鐵釘里的鐵加快了H₂O₂的溶液分解．
故答案是：鐵；
[設(shè)計方案和實驗]方案一：因甲同學(xué)結(jié)論成立，所以實驗現(xiàn)象為有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復(fù)燃；
方案二：根據(jù)乙同學(xué)的猜想可知，應(yīng)向盛有10mL 5% H₂O₂溶液的試管中加入鐵粉；沒有現(xiàn)象說明乙同學(xué)結(jié)論不成立；[討論交流]
“方案一”只能說明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說Fe₂O₃就一定是催化劑，因為催化劑除了改變反應(yīng)的速率之外，它的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后必須不變；如果要證明氧化鐵是催化劑，還需要設(shè)計實驗驗證Fe₂O₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變；
[反思與評價]“方案二”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時間后發(fā)現(xiàn)試管中也產(chǎn)生了氣體，原因可能是：可能是鐵定中的鐵單質(zhì)被過氧化氫氧化變成氧化鐵，而后氧化鐵再去催化過氧化氫溶液分解；或可能是鐵定中的炭被過氧化氫氧化而后其產(chǎn)物再去催化過氧化氫溶液分解．
故答案為：
【猜想與假設(shè)】鐵；
【設(shè)計方案和實驗】有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復(fù)燃；鐵；不成立；
【討論交流】支持；設(shè)計實驗驗證Fe₂O₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變；
【反思與評價】可能是鐵被過氧化氫溶液氧化成氧化鐵，后來氧化鐵催化過氧化氫溶液分解或可能是鐵釘中碳被過氧化氫溶液氧化，其產(chǎn)物催化過氧化氫溶液分解．
點評：本題的思路很明確，就是驗證氧化鐵對過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實驗的步驟按部就班的完成．