Question

【題目】化學(xué)研究小組在開展了“過氧化氫制取氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”之后，又進(jìn)行了“尋找新的催化劑”的探究實(shí)驗(yàn)。

（提出問題 1）尋找“氧化鐵能否用于過氧化氫溶液分解的催化劑”的證據(jù)？如果能， 它的催化效果如何？

（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1）

實(shí) 驗(yàn)	現(xiàn) 象
Ⅰ．分別量取 5 毫升 5%的過氧化氫溶液于 A、B 兩支試管中，向 A 中加入 a 克氧化鐵粉末，并分別在 A、B 兩支試管中伸入帶火星的木條，觀察現(xiàn)象。	A 試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星的木條復(fù)燃，B 試管中無明顯現(xiàn)象
Ⅱ．將“實(shí)驗(yàn)Ⅰ”中 A 試管的剩余物質(zhì)分離，將所得固體進(jìn)行洗滌、干燥、稱量	所得固體質(zhì)量為 a 克
Ⅲ．將“實(shí)驗(yàn)Ⅱ”得到的固體放入盛有 5 毫升 5%的過氧化氫溶液的試管中，向試管中伸入帶火星的木條	有氣泡冒出，帶火星的木條復(fù)燃
Ⅳ．分別量取 5 毫升 5%的過氧化氫溶液放入 C、D 兩 支試管中，向 C 試管中加入 a 克氧化鐵粉末，向 D 試管中加入 a 克二氧化錳粉末

（實(shí)驗(yàn)結(jié)論）

（1）A 中產(chǎn)生的氣體是_____；

（2）氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑，尋找該結(jié)論的證據(jù)主要是設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)_____（選填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ）展開的。

（實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)）

（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅲ的目的是_____；

（2）可以用下列方法作出判斷，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)Ⅳ的設(shè)計(jì)目的。a．定性判斷：觀察 C、D兩支試管中產(chǎn)生氣泡的快慢；b．定量判斷：_____。

（資料信息）過氧化氫分解除了用二氧化錳還可用氧化銅等物質(zhì)作為催化劑

（提出問題 2）氧化銅（黑色粉末）是否也能作氯酸鉀分解的催化劑？它是否比二氧化錳效果更好？

（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 2）某同學(xué)以生成等體積的氧氣為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了下列三組實(shí)驗(yàn)（其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均忽略）。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	氯酸鉀質(zhì)量	其他物質(zhì)質(zhì)量	待測數(shù)據(jù)
①	1.2 克		X
②	1.2 克	氧化銅 0.5 克	Y
③	m	二氧化錳 0.5 克	Z

（1）寫出氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____。

（2）上述實(shí)驗(yàn)應(yīng)測量的“待測數(shù)據(jù)”是指_____，從數(shù)學(xué)描述角度，X、Y、Z 在數(shù)值上的大小關(guān)系是_____。

（3）若實(shí)驗(yàn)②比實(shí)驗(yàn)①的“待測數(shù)據(jù)”更_____（填“大”“小”或“不確定”），說明氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率。表中“m”的數(shù)值應(yīng)該為_____。

（4）將實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的固體經(jīng)過過濾、洗滌、干燥處理后，稱量得到 0.5 克黑色粉末， 再將黑色粉末放入_____（簡述操作）。

（總結(jié)提高）二氧化碳可用于滅火，但不是所有可燃物失火都可以用二氧化碳來撲滅。

Answer 1

【答案】氧氣 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后保持不變 觀察收集一試管氣體所需時(shí)間的長短 2KClO32KCl+3O2↑ 收集等量氧氣所需時(shí)間 X>Y>Z 小 1.2 盛有適量的氯酸鉀的試管中并加熱，再用帶火星的木條放在試管口，觀察到木條迅速復(fù)燃

【解析】

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]（1）A試管內(nèi)的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，說明該氣體是氧氣；

（2）能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率，其質(zhì)量與化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)是該反應(yīng)的催化劑，因此證明氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑，尋找該結(jié)論的證據(jù)主要是設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ展開的；

[實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)]（1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅲ的目的是證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后保持不變；

（2））可以用下列方法作出判斷，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)Ⅳ的設(shè)計(jì)目的。a、定性判斷：觀察C、D兩支試管中產(chǎn)生氣泡的快慢；b、定量判斷：觀察收集一試管氣體所需時(shí)間的長短；

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2]（1）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下、加熱分解為氯化鉀和氧氣；反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO32KCl+3O2↑；

（2）本題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖C明氧化銅能加快氯酸鉀的分解，所以“待測數(shù)據(jù)”是收集等量氧氣所需時(shí)間。實(shí)驗(yàn)①?zèng)]有使用催化劑，所需時(shí)間最長，氧化銅的催化效果不如二氧化錳，所以實(shí)驗(yàn)③所需時(shí)間最短，即X＞Y＞Z；

（3）如果氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率，實(shí)驗(yàn)Ⅱ比實(shí)驗(yàn)I所用時(shí)間小。所取氯酸鉀的質(zhì)量應(yīng)相同，即m=1.2g；

（4）實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后溶解、過濾、洗滌、干燥后的黑色固體只有氧化銅，將黑色固體加入盛有適量的氯酸鉀的試管中并加熱，再用帶火星的木條放在試管口，觀察到木條迅速復(fù)燃。