Question

8．甲同學在用雙氧水制取氧氣時，誤把Fe₂O₃粉末當成MnO₂放入雙氧水中，發(fā)現(xiàn)也有大量氣泡產(chǎn)生．他意識到這個錯誤后，聯(lián)想到MnO₂可作為H₂O₂分解的催化劑，那么Fe₂O₃能否作為H₂O₂分解的催化劑呢？
請你一起參與探究，并填寫下列空白．
【猜想】Fe₂O₃能作為H₂O₂分解的催化劑．
【實驗驗證】甲同學依次設計了三個實驗：
實驗一：取一定量的H₂O₂溶液于試管中，觀察到有極少量氣泡產(chǎn)生，
伸入帶火星的木條，沒有復燃．說明H₂O₂溶液常溫下產(chǎn)生氧氣速度慢．
實驗二：在實驗一的試管中加入W g Fe₂O₃粉末，有大量氣泡產(chǎn)生，然后伸入帶火星的木條，木條復燃．說明氧化鐵加快了過氧化氫分解的速度．
實驗三：待反應結(jié)束后，將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質(zhì)量仍為Wg．說明反應前后氧化鐵質(zhì)量不變．
【實驗結(jié)論】甲同學認為，F(xiàn)e₂O₃粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．寫出該反應的文字表達式過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣．
【反思評價】乙同學認為要證明甲同學的結(jié)論正確，僅做這三個實驗還不充分，需要再補充一個探究實驗．該實驗是探究反應前后氧化鐵的化學性質(zhì)不變．
【拓展】下表是丙同學探究影響H₂O₂分解因素時所記錄的部分數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析，你能得出的結(jié)論是相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快），
用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需的時間：

濃度 時間（min） 催化劑	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入W g MnO2	0.2	0.8	2.0
加入W g Fe2O3	7.0	9.0	16.0

Answer 1

分析 【實驗驗證】根據(jù)過氧化氫溶液中伸入帶火星的木條，沒有復燃，說明產(chǎn)生氧氣速度慢，加入氧化鐵后，帶火星木條復燃，說明氧化鐵加快了反應速度；
【實驗結(jié)論】根據(jù)反應物，生成物書寫文字表達式；
【反思評價】催化劑在反應前后本身質(zhì)量和化學性質(zhì)都不變，所以不僅考慮反應前后氧化鐵質(zhì)量不變，還需要考慮化學性質(zhì)；
【拓展】根據(jù)對比實驗數(shù)據(jù)可知相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或相同條件下，H₂O₂濃度越大，反應越快）進行解答．

解答 解：【實驗驗證】在實驗一的試管中過氧化氫溶液中伸入帶火星的木條，沒有復燃，說明產(chǎn)生氧氣速度慢；實驗二中加入Wg 氧化鐵粉末，有大量氣泡產(chǎn)生，然后伸入帶火星的木條，木條復燃，說明加入氧化鐵后產(chǎn)生氧氣的速度加快了很多，說明氧化鐵加快了過氧化氫分解的速度；實驗三將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質(zhì)量仍為Wg，說明了反應前后氧化鐵質(zhì)量不變；
【實驗結(jié)論】氧化鐵粉末可以作為過氧化氫分解的催化劑．該反應文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【反思評價】催化劑在反應前后本身質(zhì)量和化學性質(zhì)都不變，所以不僅考慮反應前后氧化鐵質(zhì)量不變，還需要考慮化學性質(zhì)是否改變；
【拓展】分析表格數(shù)據(jù)可知：當雙氧水濃度相同時，向其中加入等質(zhì)量的二氧化錳和三氧化二鐵，發(fā)現(xiàn)生成等量的氧氣所需要的時間是不同的，加二氧化錳的雙氧水產(chǎn)生氧氣的速率快；
故答案為：【實驗驗證】實驗一：產(chǎn)生氧氣速度慢；
實驗二：氧化鐵加快了過氧化氫分解的速度；
實驗三：反應前后氧化鐵質(zhì)量不變；
【實驗結(jié)論】過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【反思評價】探究反應前后氧化鐵的化學性質(zhì)不變；
【拓展】相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產(chǎn)生氧氣的速率越快）．

點評 解答本題關(guān)鍵是要知道催化劑在反應前后本身質(zhì)量和化學性質(zhì)都不變，催化劑一定能加快反應速度．