Question

12．人教版新化學教材關于“分解過氧化氫制氧氣的反應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．
【實驗探究】

實驗步驟	實驗現象
Ⅰ．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（Fe2O3）粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現象．	A試管中產生氣泡，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現象．
Ⅱ．待A試管中沒有現象發(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，如此反復多次實驗，觀察現象．	試管中均產生氣泡，帶火星木條均復燃．
Ⅲ．將實驗Ⅱ中的剩余物小心過濾，并將所得慮渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質量仍為a g．
Ⅳ．分別量取5mL 5%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，觀察現象．

【實驗結論】
（1）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵（Fe₂O_3）的化學性質和質量在反應前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑．
（2）寫出氧化鐵（Fe₂O_3）催化過氧化氫分解的文字表達式過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣．
【實驗評價】（1）設計實驗Ⅳ的目的是探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好．
（2）若實驗Ⅳ觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是二氧化錳的催化效果比氧化鐵好，二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑．
【實驗拓展】
（1）查閱資料得知：CuO、CuSO₄、豬肝、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑．下列有關催化劑的說法中正確的是B．
A．MnO₂只能作為過氧化氫溶液分解的催化劑
B．同一個化學反應可以有多種催化劑
C．催化劑只能加快化學反應的速率
D．用作催化劑的物質不可能是其它反應的反應物或生成物．
（2）同種催化劑，還有哪些因素可能影響催化效果，請你再探究（探究一種因素即可）

Answer 1

分析 【實驗結論】（1）根據實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑進行解答；
（2）根據氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣進行解答；
【實驗評價】（1）根據二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進行解答；
（2）根據若實驗Ⅳ觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進行解答；
【實驗拓展】（1）根據催化劑的含義進行解答．（2）根據科學探究的環(huán)節(jié)探究催化劑與反應物的質量比不同，催化效果是否不同．

解答 解：【實驗結論】（1）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；故填：質量；化學性質；
（2）氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣，文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【實驗評價】（1）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設計實驗Ⅳ的目的是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；故填：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；
（2）若實驗Ⅳ觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：二氧化錳的催化效果比氧化鐵好；二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實驗拓展】A．MnO₂不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應的催化劑，故A錯誤；
B．根據題目的信息可知同一個化學反應可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學反應的速率，還能減慢化學反應的速率，故C錯誤；
D．用作催化劑的物質可能是其它反應的反應物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯誤；
故選：B．
（2）催化劑與反應物的質量比不同，催化效果不同．所以：
【提出假設】催化劑與反應物的質量比不同，催化效果不同；
【設計方案】①取同顆粒大小的同一催化劑與氯酸鉀以不同質量比充分混合；②分別加熱，測定分解溫度；【得出結論】如果分解溫度不同，說明假設成立；反之則不成立
故答案為：（1）化學性質 質量 （2）過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【實驗評價】（1）探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好 （2）二氧化錳的催化效果比氧化鐵好，二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑【實驗拓展】（1）B（2）【提出假設】催化劑與反應物的質量比不同，催化效果不同【設計方案】①取同顆粒大小的同一催化劑與氯酸鉀以不同質量比充分混合；②分別加熱，測定分解溫度【得出結論】如果分解溫度不同，說明假設成立；反之則不成立．

點評 此題考查了催化劑的特點與催化作用，以及實驗室中制取氧氣的反應原理來解答此題，鍛煉了學生分析問題解決問題能力．