Question

某校研究性學(xué)習(xí)小組在做“尋找新的催化劑”課題時(shí)，發(fā)現(xiàn)將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中，也可以加快過氧化氫的分解速率．于是，他們對(duì)此展開探究：
【提出問題】生銹的鐵釘中，哪種物質(zhì)能做H₂O₂分解的催化劑？與二氧化錳相比哪種物質(zhì)更適合H₂O₂做分解的催化劑？
【提出猜想】猜想一：林菲同學(xué)：鐵釘表面的Fe₂O₃是H₂0₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．
猜想二：小華同學(xué)：鐵釘中的鐵是H₂0₂分解的催化劑．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1	將帶火星的木條伸入盛有10mL 5%的H2O2溶液的試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象	木條不復(fù)燃
實(shí)驗(yàn)2	在盛有1克Fe2O3固體的試管中加入10mL5%的H2O2溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象．	有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃
實(shí)驗(yàn)3	在盛有1克   的試管中加入10mL 5%的H2O2溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象．	木條不復(fù)燃

【分析與結(jié)論】
（1）設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)1”的目的是

 

．
（2）由上述實(shí)驗(yàn)可知，猜想

 

錯(cuò)誤．實(shí)驗(yàn)（2）反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）同學(xué)們討論后認(rèn)為，林菲同學(xué)的“實(shí)驗(yàn)2”還不能夠確切的證明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧
氣的催化劑，理由是：

 

．
（4）小華通過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)3”中一直沒有變化的試管，過了一段時(shí)間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小華覺得很奇怪，你能猜想其中的原因嗎？

 

（5）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究Fe₂O₃和MnO₂，哪種物質(zhì)更適合做H₂O₂分解的催化劑？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：催化劑的特點(diǎn)與催化作用,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

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（1）對(duì)比試驗(yàn)；（2）步的猜想與假設(shè)，經(jīng)過（3）步的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象得出結(jié)論，再經(jīng)過（4）步的討論交流，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．

解答：解：（1）設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)1”的目的是與實(shí)驗(yàn)2形成對(duì)比．
（2）生銹鐵釘?shù)慕M成主要是：氧化鐵和鐵．假設(shè)一：林菲同學(xué)：鐵釘表面的Fe₂O₃是H₂0₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．．假設(shè)二：小華同學(xué)：鐵釘中的鐵是H₂0₂分解的催化劑．反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂

氧化鐵  .

2H₂O+O₂↑
（3）同學(xué)們討論后認(rèn)為，小芳的“實(shí)驗(yàn)I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：還要驗(yàn)證氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變．
實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論，由（3）知：等待實(shí)驗(yàn)I中不再產(chǎn)生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產(chǎn)生氣泡，就證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)沒有變．
（4）小強(qiáng)通過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時(shí)間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小強(qiáng)覺得很奇怪，其中的原因是：答案Ⅰ：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；
（5）在盛有1克MnO₂固體的試管中加入10mL5%的H₂O₂溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)2比較．
故答案為：（1）與實(shí)驗(yàn)2形成對(duì)比．
（2）鐵；2H₂O₂

氧化鐵  .

2H₂O+O₂↑；

（3）還要驗(yàn)證氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變；等待實(shí)驗(yàn)I中不再產(chǎn)生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產(chǎn)生氣泡，就證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)沒有變；
 （4）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；答案Ⅱ：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．
（5）在盛有1克MnO₂固體的試管中加入10mL5%的H₂O₂溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象

點(diǎn)評(píng)：本題的思路很明確，就是驗(yàn)證氧化鐵對(duì)過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實(shí)驗(yàn)的步驟按部就班的完成．