Question

1．某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在做“尋找新的催化劑”課題時(shí)，發(fā)現(xiàn)將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中，也可以加快過氧化氫的分解速率．于是，他們對(duì)此展開探究：
【提出問題】什么物質(zhì)是該反應(yīng)催化劑？
【猜想與假設(shè)】：下面是組內(nèi)兩位同學(xué)所作的猜想，請(qǐng)你完成小華的猜想．
小芳同學(xué)：鐵釘表面的鐵銹（氧化鐵）是過氧化氫溶液分解反應(yīng)的催化劑．
小華同學(xué)：鐵釘里的鐵是過氧化氫溶液分解反應(yīng)的催化劑．
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)I：把一定質(zhì)量的氧化鐵粉末加入到裝有10mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	產(chǎn)生大量的氣泡，帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式為：2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入用砂紙打磨光亮的鐵釘（或適量鐵粉），并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	無(wú)現(xiàn)象	假設(shè)二不成立（填“成立”或“不成立”）

【討論交流】同學(xué)們討論后認(rèn)為，小芳的“實(shí)驗(yàn)I”還不能夠確切的說(shuō)明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：該實(shí)驗(yàn)只驗(yàn)證了氧化鐵改變了過氧化氫分解的速率，并未驗(yàn)證其在反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變．
請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（寫出實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論）證明其中的某一點(diǎn)理由：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論

Answer 1

分析 此題涉及到“尋找新的催化劑”，將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中探究過氧化氫溶液的分解速率，通過（1）步提出的問題再利用（2）步的猜想與假設(shè)，經(jīng)過（3）步的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象得出結(jié)論，再經(jīng)過（4）步的討論交流，知氧化鐵能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質(zhì)不能做其反應(yīng)的催化劑．

解答 解：【猜想與假設(shè)】生銹鐵釘?shù)慕M成主要是：氧化鐵和鐵，假設(shè)一：小芳同學(xué)：鐵釘表面的“氧化鐵”是H₂O₂溶液分解反應(yīng)的催化劑；假設(shè)二：小華同學(xué)：鐵釘里的“鐵”是H₂O₂溶液分解反應(yīng)的催化劑；故填：鐵；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：把一定質(zhì)量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	產(chǎn)生大量的氣泡，帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式為： 2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑ 假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入用砂紙打磨光亮的鐵釘（或適量鐵粉），并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	無(wú)現(xiàn)象	假設(shè)二不成立．

故答案為：產(chǎn)生大量的氣泡，帶火星的木條復(fù)燃；2H₂O₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；用砂紙打磨光亮的鐵釘（或適量鐵粉）；不成立；
【討論交流】同學(xué)們討論后認(rèn)為，小芳的“實(shí)驗(yàn)I”還不能夠確切的說(shuō)明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：還要驗(yàn)證氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變．故填：該實(shí)驗(yàn)只驗(yàn)證了氧化鐵改變了過氧化氫分解的速率，并未驗(yàn)證其在反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變（合理即可）；
可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生改變，即對(duì)過氧化氫的分解是否仍然具有催化作用，設(shè)計(jì)如下：實(shí)驗(yàn)操作：待實(shí)驗(yàn)I反應(yīng)結(jié)束后，在向其中加入適量5%的過氧化氫溶液，將帶火星的木條伸入試管口，觀察現(xiàn)象；
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：產(chǎn)生大量的氣泡，帶火星的木條復(fù)燃．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧化鐵在化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變．
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
待實(shí)驗(yàn)I反應(yīng)結(jié)束后，在向其中加入適量5%的過氧化氫溶液，將帶火星的木條伸入試管口，觀察現(xiàn)象．	產(chǎn)生大量的氣泡，帶火星的木條復(fù)燃．	氧化鐵在化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變

（合理即可）

點(diǎn)評(píng) 本題的思路很明確，就是驗(yàn)證氧化鐵對(duì)過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實(shí)驗(yàn)的步驟按部就班的完成．