Question

12．人教版新化學(xué)教材關(guān)于“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(xué)探究小組的興趣．
【實驗探究】

實驗步驟	實驗現(xiàn)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(xiàn)象．	A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象．
Ⅱ．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，如此反復(fù)多次實驗，觀察現(xiàn)象．	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)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(zhì)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(xiàn)象．

【實驗結(jié)論】
（1）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵（Fe₂O_3）的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑．
（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(shè)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(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)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(guān)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(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑
C．催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率
D．用作催化劑的物質(zhì)不可能是其它反應(yīng)的反應(yīng)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(jié)論】（1）根據(jù)實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)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進行解答；
（2）根據(jù)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(jù)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(jù)若實驗Ⅳ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(jù)催化劑的含義進行解答．（2）根據(jù)科學(xué)探究的環(huán)節(jié)探究催化劑與反應(yīng)物的質(zhì)量比不同，催化效果是否不同．

解答 解：【實驗結(jié)論】（1）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)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；故填：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（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(shè)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(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)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(yīng)的催化劑，故A錯誤；
B．根據(jù)題目的信息可知同一個化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學(xué)反應(yīng)的速率，還能減慢化學(xué)反應(yīng)的速率，故C錯誤；
D．用作催化劑的物質(zhì)可能是其它反應(yīng)的反應(yīng)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(yīng)物的質(zhì)量比不同，催化效果不同．所以：
【提出假設(shè)】催化劑與反應(yīng)物的質(zhì)量比不同，催化效果不同；
【設(shè)計方案】①取同顆粒大小的同一催化劑與氯酸鉀以不同質(zhì)量比充分混合；②分別加熱，測定分解溫度；【得出結(jié)論】如果分解溫度不同，說明假設(shè)成立；反之則不成立
故答案為：（1）化學(xué)性質(zhì) 質(zhì)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(shè)】催化劑與反應(yīng)物的質(zhì)量比不同，催化效果不同【設(shè)計方案】①取同顆粒大小的同一催化劑與氯酸鉀以不同質(zhì)量比充分混合；②分別加熱，測定分解溫度【得出結(jié)論】如果分解溫度不同，說明假設(shè)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(yīng)原理來解答此題，鍛煉了學(xué)生分析問題解決問題能力．