Question

14．二氧化錳可作過氧化氫分解的催化劑，興趣小組想探究過氧化氫有沒有其它催化劑？
 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(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)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1g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試管中無明顯現(xiàn)象
Ⅱ、待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，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(fù)多次試驗(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中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag．	證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化
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1g氧化鐵粉末，向D試管中加入bg二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．	二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化，Ⅲ中如果a=1g時(shí)，證明氧化鐵的質(zhì)量在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；
（3）寫出氧化鐵催化過氧化氫分解的文字表達(dá)式過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣．
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) IV的目的是探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好；
若實(shí)驗(yàn)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)論是二氧化錳的催化效果比氧化鐵好，二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑．．
【實(shí)驗(yàn)拓展】查閱資料得知，氧化銅、硫酸銅、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(guān)催化劑的說法中正確的是B．
A．二氧化錳只能作過氧化氫溶液分解的催化劑    
B．同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑
C．一個(gè)化學(xué)反應(yīng)只有一種催化劑
D．用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）根據(jù)氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】根據(jù)二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進(jìn)行解答；
根據(jù)若實(shí)驗(yàn)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)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進(jìn)行解答；

解答 解：
將實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag．證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化；
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1g氧化鐵粉末，向D試管中加入bg二氧化錳粉末，說明二氧化錳的催化效果比氧化鐵好．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃，所以有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，可知A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；
（3）氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣，表達(dá)式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
若實(shí)驗(yàn)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)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑．
A．MnO₂不只作過氧化氫溶液分解的催化劑，還能作其它反應(yīng)的催化劑，例如氯酸鉀受熱分解制取氧氣，也可以用二氧化錳作催化劑，故A錯(cuò)誤；
B．由實(shí)驗(yàn)攤就可知同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而不是只能加快，還可能減慢化學(xué)反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；
D．用作催化劑的物質(zhì)可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，例如二氧化錳也是高錳酸鉀受熱分解制取氧氣的生成物，故D錯(cuò)誤．
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)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1g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試管中無明顯現(xiàn)象
Ⅱ、待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，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(fù)多次試驗(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中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag．	證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化
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1g氧化鐵粉末，向D試管中加入bg二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．	二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）氧氣；
（2）化學(xué)性質(zhì)；1   質(zhì)量；
（3）過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣
【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好；
二氧化錳的催化效果比氧化鐵好，二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑．
（4）B

點(diǎn)評 此題考查了催化劑的特點(diǎn)與催化作用，以及實(shí)驗(yàn)室中制取氧氣的反應(yīng)原理來解答此題，鍛煉了學(xué)生分析問題解決問題能力．