Question

6．催化劑在生產(chǎn)、生活和科研中有著重要作用．實驗室中用過氧化氫分解制氧氣，常用MnO₂作催化劑．
【提出問題】其他物質(zhì)能作過氧化氫分解的催化劑嗎？
【猜想】甲同學(xué)認為CuO或Fe₂O₃可以代替MnO₂，因為按物質(zhì)簡單分類MnO₂、CuO、Fe₂O₃都屬于氧化物．
【設(shè)計實驗】甲同學(xué)按下面步驟進行實驗：
（1）在試管中加入5mL5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管；
（2）用精密的天平準確稱量0.5g Fe₂O₃紅色粉末，并鈄其加入另一只試管中；
（3）在步驟（2）的試管中加入5mL5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管；
（4）待步驟（3）的試管中沒有氣泡后，再進行“某一操作”將固體洗凈、干燥、稱量，得紅色固體的質(zhì)量仍為0.5g．
【現(xiàn)象】甲同學(xué)觀察到步驟（1）中的現(xiàn)象為帶火星的木條沒有復(fù)燃，步驟（3）中帶火星的木條復(fù)燃．
【反思】步驟（4）中進行的“某一操作”是過濾，乙同學(xué)認為在步驟（4）后還需要增加一個實驗，請你寫出實驗的操作方法和現(xiàn)象將得到的Fe₂O₃再次加入過氧化氫溶液中，過氧化氫溶液能較快產(chǎn)生氧氣．
【結(jié)論】通過以上實驗步驟得出的結(jié)論是CuO或Fe₂O₃也能作過氧化氫分解的催化劑．

Answer 1

分析 根據(jù)催化劑在反應(yīng)中的特點，要想證明某種物質(zhì)是催化劑，首先，加入這種物質(zhì)前后反應(yīng)速率是不是變化非常明顯，其次反應(yīng)前后這種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、質(zhì)量均不變；如果該物質(zhì)加入后，化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生了明顯改變，而自身在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都沒有改變，可證明該物質(zhì)為此反應(yīng)的催化劑．

解答 解：[猜想]CuO、Fe₂O₃、MnO₂三種物質(zhì)均為兩種元素組成且含氧元素的氧化物；
[現(xiàn)象]常溫下5mL5%的H₂O₂溶液分解緩慢，放出的氧氣不足以使帶火星的木條復(fù)燃；甲同學(xué)觀察不到步驟①中伸入的帶火星木條的復(fù)燃；
[反思]為證明氧化鐵作為反應(yīng)的催化劑，除以上檢驗加快反應(yīng)速度外，還需要分離反應(yīng)后剩余物中的氧化鐵，以測定其質(zhì)量不變．由于反應(yīng)后氧化鐵不溶于水故采用過濾的方式進行分離．
在確認質(zhì)量不變時，還需要證明分離出來的固體氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生了改變，通常采取再利用其做一次相同的催化作用實驗；
【結(jié)論】通過以上實驗可得CuO或Fe₂O₃也能作過氧化氫分解的催化劑．
故答案是：[猜想]氧化物；
[現(xiàn)象]帶火星的木條沒有復(fù)燃；
[反思]過濾；將得到的Fe₂O₃再次加入過氧化氫溶液中，過氧化氫溶液能較快產(chǎn)生氧氣．
【結(jié)論】CuO或Fe₂O₃也能作過氧化氫分解的催化劑．

點評 此題考查了催化劑及催化作用的實驗驗證方法，利用實驗分別進行了催化劑特性的驗證，即化學(xué)反應(yīng)前后催化劑質(zhì)量沒有增減，化學(xué)性質(zhì)不會改變．