Question

某�；瘜W興趣小組將用剩的過氧化氫溶液倒入放有生銹鐵釘?shù)膹U液缸中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了大量的氣泡，經(jīng)檢驗此氣體為氧氣．根據(jù)學過的知識初步判斷，是生銹鐵釘中的某種物質(zhì)加快了過氧化氫的分解，那么究竟是哪種物質(zhì)加快了過氧化氫的分解速
率？請你參與他們的研究，分享和體驗探究實驗的快樂．
【猜想與假設】
甲同學：鐵釘表面的氧化鐵加快了H₂O₂的溶液分解．
乙同學：鐵釘里的

 

加快了H₂O₂的溶液分解．
【設計方案和實驗】完成下列表格

實驗方案	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入2g 氧化鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．		甲同學結(jié)論成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入    粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	乙同學結(jié)論   ． （填“成立”或“不成立”）

【討論交流】丙同學認為“方案一”只能說明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說Fe₂O₃就一定是催化劑．你是否支持丙同學的觀點？

 

，如果要證明氧化鐵是催化劑，就要設計一個實驗來證明，這個實驗的設計原理是

 

．
【拓展】
（1）實驗證明Fe₂O₃粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．該反應的文字表達式

 

（2）下表是丙同學探究影響H₂O₂分解速率時所記錄的部分數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)分析，你能得出什么結(jié)論？

 

．
用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需的時間：

濃度 催化劑	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入WgMnO2	0.2	0.8	2.0
加入WgFe2O3	7.0	9.0	16.0

Answer 1

考點：影響化學反應速率的因素探究,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：【猜想與假設】根據(jù)題中所給的信息進行分析；
【設計方案和實驗】根據(jù)題中的實驗現(xiàn)象結(jié)合猜想與假設進行分析；
【討論交流】根據(jù)氧化鐵能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質(zhì)不能做其反應的催化劑，證明氧化鐵是催化劑，就要設計一個實驗來證明，結(jié)合催化劑的特性進行分析；
【拓展】（1）根據(jù)過氧化氫在氧化鐵的催化作用下生成水和氧氣進行分析；
（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，結(jié)合控制變量法進行分析．

解答：解：【猜想與假設】生銹鐵釘?shù)慕M成主要是：氧化鐵和鐵，甲同學猜想：鐵釘表面的氧化鐵加快了H₂O₂的溶液分解，實驗乙同學：鐵釘里的鐵加快了H₂O₂的溶液分解；
【設計方案和實驗】方案一：甲同學結(jié)論成立，所以實驗現(xiàn)象為有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復燃；
方案二：根據(jù)乙同學的猜想可知，應向盛有10mL5%H₂O₂溶液的試管中加入鐵粉，沒有現(xiàn)象說明乙同學結(jié)論不成立；
【討論交流】方案一只能說明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說Fe₂O₃就一定是催化劑，因為催化劑除了改變反應的速率之外，它的化學性質(zhì)和質(zhì)量在反應前后必須不變，如果要證明氧化鐵是催化劑，還需要設計實驗驗證Fe₂O₃在反應前后質(zhì)量和化學性質(zhì)是否改變；
【拓展】（1）過氧化氫在氧化鐵的催化作用下生成水和氧氣，文字表達式為：過氧化氫

氧化鐵

水+氧氣；
（2）表中的催化劑種類不同，其他條件相同，所以得出的結(jié)論是：相同條件下，二氧化錳比氧化鐵的催化效果好，且過氧化氫溶液濃度越大反應越快．
故答案為：【猜想與假設】鐵；
【設計方案和實驗】產(chǎn)生大量氣泡，帶火星木條復燃；2g鐵；不成立；

實驗方案	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入2g 氧化鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．	大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復燃	甲同學結(jié)論成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入 鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	乙同學結(jié)論 不成立．（填“成立”或“不成立”）

【討論交流】支持，催化劑在反應前后質(zhì)量與化學性質(zhì)不變；
【拓展】（1）過氧化氫

氧化鐵

水+氧氣；
（2）相同條件下，二氧化錳比氧化鐵的催化效果好，且過氧化氫溶液濃度越大反應越快．

點評：本題的思路很明確，就是驗證氧化鐵對過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實驗的步驟按部就班的完成．