Question

化學教材“分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)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、氧化銅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1】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象
①分別量取5mL 5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入a g氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星的木條，觀察現(xiàn)象．	A試管中產(chǎn)生大量氣泡，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現(xiàn)象
②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內(nèi)，如此反復多次實驗，觀察現(xiàn)象．	試管中均產(chǎn)生大量氣泡，帶火星木條均復燃
③將實驗②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為a g．
④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a g氧化鐵粉末，向D試管中加入a g二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．

（1）A中產(chǎn)生的氣體是

 

；
（2）實驗②、③證明：氧化鐵的

 

 和

 

 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）寫出氧化鐵催化過氧化氫分解的文字表達式

 

．
（4）實驗設(shè)計④的目的是

 

，若實驗④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

 

 

．
【實驗探究2】小雨以生成等體積的氧氣為標準，設(shè)計了下列三組實驗（其它可能影響實驗的因素均忽略）．

實驗序號	KClO3質(zhì)量	其它物質(zhì)質(zhì)量	待測數(shù)據(jù)
①	1.2g	/
②	1.2g	CuO   0.5g
③	1.2g	MnO2   0.5g

（MnO₂二氧化錳，CuO氧化銅）
（1）上述實驗應(yīng)測量的“待測數(shù)據(jù)”是

 

；
（2）若實驗②比實驗①的“待測數(shù)據(jù)”更

 

（填“大”或“小”），說明氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率．
（3）【預期結(jié)論】氧化銅能作氯酸鉀分解的催化劑．你認為小雨設(shè)計實驗③和實驗②對比的目的是

 

（4）若要證明氧化銅是氯酸鉀的催化劑，需要進行兩個實驗
①

 

；
②

 

．

Answer 1

考點：催化劑的特點與催化作用,書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學探究

分析：【實驗探究1】
（1）從實驗現(xiàn)象：“A試管中產(chǎn)生大量氣泡，帶火星木條復燃”去分析；
（2）從“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內(nèi)，如此反復多次實驗，都有氧氣生成”，說明氧化鐵在反應(yīng)前后化學性質(zhì)沒變；由“將實驗②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為a g”去分析；
（3）從過氧化氫在氧化鐵的催化作用下生成氧氣和水去分析；
（4）從實驗步驟④“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a g氧化鐵粉末，向D試管中加入a g二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．”可以看出除了加入催化劑分別是氧化鐵和二氧化錳之外，其他條件都相同去分析；
【實驗探究2】
（1）從表中可以看出加入氯酸鉀的質(zhì)量是相同的，而不同的是加入不同的物質(zhì)作催化劑，其實驗?zāi)康氖潜容^哪一種催化劑的催化效果好去分析；   
（2）由實驗結(jié)論：“說明氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率”說明加入氧化銅后產(chǎn)生氧氣的速率變大去分析；
（3）由表中數(shù)據(jù)可以看出：加入氯酸鉀、氧化銅、二氧化錳的質(zhì)量都相同，通過比較產(chǎn)生相同質(zhì)量的氧氣所需的時間，可以比較氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好去分析；
（4）若要證明氧化銅是氯酸鉀的催化劑，除了證明氧化銅能改變氯酸鉀的分解速率，還需要證明氧化銅在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學性質(zhì)都沒有改變．

解答：解：【實驗探究1】
（1）由實驗現(xiàn)象：“A試管中產(chǎn)生大量氣泡，帶火星木條復燃”說明A試管中產(chǎn)生的氣體是氧氣，故答案為：氧氣；
（2）由“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內(nèi)，如此反復多次實驗，都有氧氣生成”，說明氧化鐵在反應(yīng)前后化學性質(zhì)沒變；由“將實驗②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為a g．”可以得出氧化鐵在反應(yīng)前后質(zhì)量不變；故答案為：質(zhì)量      化學性質(zhì)；
（3）過氧化氫在氧化鐵的催化作用下生成氧氣和水，其反應(yīng)的文字表達式為：過氧化氫

氧化鐵

水+氧氣；故答案為：過氧化氫

氧化鐵

水+氧氣；
（4）由實驗步驟④“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a g氧化鐵粉末，向D試管中加入a g二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．”可以看出除了加入催化劑分別是氧化鐵和二氧化錳之外，其他條件都相同，故其實驗?zāi)康氖牵骸把趸�鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑”；由“實驗④觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，”說明二氧化錳的催化效果比氧化鐵好；故答案為：
氧化鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑      二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實驗探究2】
（1）從表中可以看出加入氯酸鉀的質(zhì)量是相同的，而不同的是加入不同的物質(zhì)作催化劑，其實驗?zāi)康氖潜容^哪一種催化劑的催化效果好，可以通過產(chǎn)生氧氣的速率來判斷，所以上述實驗應(yīng)測量的“待測數(shù)據(jù)”是收集等量氧氣所需時間；故答案為：收集等量氧氣所需時間；   
（2）由實驗結(jié)論：“說明氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率”說明加入氧化銅后產(chǎn)生氧氣的速率變大，所以產(chǎn)生相同質(zhì)量的氧氣的時間少；故答案為：小；
（3）由表中數(shù)據(jù)可以看出：加入氯酸鉀、氧化銅、二氧化錳的質(zhì)量都相同，通過比較產(chǎn)生相同質(zhì)量的氧氣所需的時間，可以比較氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好；故答案為：探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好；
（4）若要證明氧化銅是氯酸鉀的催化劑，除了證明氧化銅能改變氯酸鉀的分解速率，還需要證明氧化銅在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學性質(zhì)都沒有改變．所以可通過以下實驗來證明：
①將實驗②反應(yīng)后的固體經(jīng)提純分離仍得到0.5克黑色粉末，說明質(zhì)量沒變；
②將黑色粉末放入試管中，加入氯酸鉀固體加熱，一會兒就有氣泡冒出，說明氧化銅還能作氯酸鉀的催化劑，說明氧化銅的化學性質(zhì)沒變；故答案為：將實驗②反應(yīng)后的固體經(jīng)提純分離仍得到0.5克黑色粉末，說明質(zhì)量沒變；將黑色粉末放入試管中，加入氯酸鉀固體加熱，一會兒就有氣泡冒出，說明氧化銅還能作氯酸鉀的催化劑，說明氧化銅的化學性質(zhì)沒變．

點評：本題主要從科學探究的角度去考查學生對催化劑概念的理解，掌握催化劑的定義是解答本題的關(guān)鍵．