Question

【題目】邏輯推理是化學(xué)學(xué)習(xí)常用的思維方法。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(guò)氧化氫溶液中，也可以加快過(guò)氧化氫的分解速率。于是，他們對(duì)此展開(kāi)探究：

（1）提出問(wèn)題：什么物質(zhì)是該反應(yīng)催化劑？

（2）設(shè)猜想與假設(shè)：下面是組內(nèi)兩位同學(xué)所作的猜想，請(qǐng)你完成小華的猜想。

（假設(shè)一）小芳同學(xué)：鐵釘表面的氧化鐵是H2O2溶液分解反應(yīng)的催化劑。

（假設(shè)二）小華同學(xué)：鐵釘里的鐵是H2O2溶液分解反應(yīng)的催化劑。

（3）實(shí)驗(yàn)與結(jié)論：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)I：把一定質(zhì)量的氧化鐵粉末加入到裝有10mL5%的過(guò)氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象。	帶火星木條復(fù)燃	假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10mL5%的過(guò)氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵粉，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象。	無(wú)現(xiàn)象	假設(shè)二_____（填“成立”或“不成立”）

（4）討論交流：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(shuō)明氧化鐵就是過(guò)氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是_____。

（5）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氧化鐵是催化劑的方法（寫出實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論）_____。

Answer 1

【答案】不成立 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 Ⅰ．分別量取等體積的過(guò)氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A試管中加入ag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(wú)明顯現(xiàn)象；Ⅱ．待A試管中沒(méi)有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過(guò)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(guò)濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag。從而證明氧化鐵是過(guò)氧化氫分解的催化劑。

【解析】

（3）實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10mL5%的過(guò)氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵粉，并用一根帶火星的小木條置于試管口，無(wú)現(xiàn)象發(fā)生，說(shuō)明鐵釘里的鐵不是H2O2溶液分解反應(yīng)的催化劑，即假設(shè)二不成立；故填：不成立；

（4）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(shuō)明氧化鐵就是過(guò)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。故填：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；

（5）要證明氧化鐵是催化劑，需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氧化鐵能加快過(guò)氧化氫生成氧氣的速率，以及反應(yīng)后氧化鐵的質(zhì)量與化學(xué)性質(zhì)不變。可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：Ⅰ．分別量取等體積的過(guò)氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A試管中加入ag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(wú)明顯現(xiàn)象；Ⅱ．待A試管中沒(méi)有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過(guò)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(guò)濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag。從而證明氧化鐵是過(guò)氧化氫分解的催化劑。