Question

人教版新課標化學教材九年級上冊 “分解過氧化氫制氧氣的反應中二氧化錳的催化作用”，以及“尋找新的催化劑”研究性實驗，引起了化學探究小組的興趣。

【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?

【實驗探究】

實驗步驟                                                                                                               實驗現(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ag氧化鐵（Fe₂O₃）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，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現(xiàn)象

Ⅱ待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復多次試驗，觀察現(xiàn)象。        試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復燃

Ⅲ.將實驗Ⅱ中的剩余物進行分離，并將所得氧化鐵粉末進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag。        

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ag氧化鐵粉末，向D試管中加入ag二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象。                                                                                                                      

 

（1）在第Ⅲ步中，要使剩余物分離必須進行的操作是             ，必須用到的儀器有鐵架臺、玻璃棒、燒杯和           ，玻璃棒的作用是        。

（2）在第Ⅳ步實驗中，可以用點滴板（如右圖所示）代替試管C、D完成，

改進后的優(yōu)點是                                             。

【實驗結(jié)論】

（1）實驗Ⅱ和Ⅲ分別可以證明：氧化鐵的          和        在反應前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；

（2）寫出實驗Ⅰ的A試管中發(fā)生反應的的符號表達式                         。

【實驗評價】

實驗設計Ⅳ的目的是                                         ；

若實驗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  。

【知識拓展】

(1)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。下列有關催化劑的說法中正確的是           。

A. 催化劑只加快化學反應速率  

B.同一個化學反應可以有多種催化劑

C. MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑

D.用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應的反應物或生成物

(2) 馬鈴薯長期放置后會發(fā)芽，發(fā)芽馬鈴薯中含有一種致毒成分茄堿（C₄₅H₇₃O₁₅N），又稱馬鈴薯毒素，是一種弱堿性的甙生物堿，又名龍葵甙，大量食用未成熟或發(fā)芽馬鈴薯可引起急性中毒。

①茄堿的相對分子質(zhì)量為           ；

②茄堿中氫、氧兩種元素的元素質(zhì)量比為          ；

③茄堿中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為        （計算結(jié)果保留一位小數(shù)）；

④433.5g茄堿中含有      g碳元素。

 

Answer 1

【答案】

 

【實驗探究】⑴過濾，漏斗，引流。

⑵節(jié)約藥品，可以做對比試驗（答案合理即可）。

【實驗結(jié)論】⑴化學性質(zhì)和質(zhì)量

⑵H₂O₂H₂O＋ O₂ 

【實驗評價】⑴探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好

⑵二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【知識拓展】⑴B

⑵①867   ②73:240    ③27.7%    ④270

【解析】

試題分析：

【實驗探究】

⑴在第Ⅲ步中，實現(xiàn)的是固體氧化鐵與液體水的分離，故通過過濾實現(xiàn)。過濾用到的儀器除上述外，還缺少漏斗。

⑵用點滴板代替試管的最大優(yōu)點是節(jié)約了藥品用量。

【實驗結(jié)論】

⑴實驗Ⅱ的實驗目的是為了說明用過的氧化鐵仍具有改變過氧化氫反應速率的這一性質(zhì)，也就是說它的化學性質(zhì)保持不變。實驗Ⅲ中“所得固體質(zhì)量仍為ag”，明顯是為了說明反應前后質(zhì)量不變。

⑵實驗Ⅰ的A試管中發(fā)生的反應為過氧化氫的分解反應，不過與教材不同的是催化劑變成了氧化鐵，而不是二氧化錳。

【實驗評價】

⑴實驗Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ是為了驗證【提出問題】中的“氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑”這一問題，而實驗設計Ⅳ的目的是則是為了驗證【提出問題】中的“其催化效果如何”這一問題。從實驗設計可以看出，“催化效果如何”是通過與二氧化錳作催化劑來進行比較說明的。

⑵通過“實驗Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快”這一現(xiàn)象，不難理解二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

【知識拓展】

⑴催化劑作用是“改變”化學反應的速率，具體地說，有些催化劑能加快化學反應速率，有些則是減慢化學反應的速率。故A錯誤。B.同一個化學反應可以有多種催化劑，正確。比如說過氧化氫分解，其催化劑可以是二氧化錳，也可以是硫酸銅溶液，還有本題中提到的氧化鐵等。所以答案選B。C. MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑。錯誤。二氧化錳至少還是氯酸鉀分解的催化劑。D.用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應的反應物或生成物。也是錯誤的，比如二氧化錳，它是高錳酸鉀制氧氣的生成物，以后會學到，它也是實驗室制取氯氣的反應物。

（2）①相對分子質(zhì)量是相對原子質(zhì)量之和。茄堿的相對分子質(zhì)量為12×45+1×73+16×15+14=867  ②茄堿中氫、氧兩種元素的元素質(zhì)量比為1×73：16×15=73：240  ③茄堿中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為(16×15/867) ×100%=27.7%  ④433.5g茄堿中含有碳元素為：(12×45/867) ×100%×433.5g=270g

考點：催化劑概念，化學式計算，過濾操作