Question

2．邏輯推理時化學(xué)學(xué)習(xí)常用的思維方法，某校研究性學(xué)習(xí)小組在做“尋找新的催化劑”課題時，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，他們對此展開探究．
【提出問題】：什么物質(zhì)是該反應(yīng)催化劑？
【查閱資料】鐵與氧氣、水反應(yīng)生成鐵銹，鐵銹的主要成分為氧化鐵．
【猜想與假設(shè)】
假設(shè)一：小芳同學(xué)認為生銹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)認為生銹鐵釘里的鐵是H₂O₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．
【實驗與結(jié)論】：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
實驗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)生氣泡，帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的文字表達式 過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣假設(shè)一成立
實驗Ⅱ：取10mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	假設(shè)二不成立（填“成立”或“不成立”）

【討論交流】
同學(xué)們討論后認為，小芳的“實驗I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧
氣的催化劑，理由是：沒有驗證氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變．
【反思與評價】小強通過仔細觀察發(fā)現(xiàn)“實驗Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小強覺得很奇怪，你能猜想其中的原因嗎？鐵與過氧化氫溶液中的氧氣和水反應(yīng)生成了鐵銹．

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，通過提出的問題再利用的猜想與假設(shè)，經(jīng)過實驗探究過程及現(xiàn)象得出結(jié)論，再經(jīng)過的討論交流，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)】帶銹的鐵釘中除了鐵銹外還有單質(zhì)鐵，故猜想鐵是過氧化氫溶液分解的催化劑；故填：鐵；
【實驗與結(jié)論】由假設(shè)一成立說明加入氧化鐵后過氧化氫分解產(chǎn)生了氣泡，該氣體是氧氣，故能使帶火星的木條復(fù)燃，過氧化氫分解生成水和氧氣反應(yīng)的文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
根據(jù)猜想鐵可以做過氧化氫分解的催化劑，所以實驗II中加入的是鐵單質(zhì)，根據(jù)無現(xiàn)象，說明假設(shè)二不成立；
故填：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
實驗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)生氣泡，帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的文字表達式 過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣假設(shè)一成立
實驗Ⅱ：取10mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入 鐵，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	假設(shè)二 不成立（填“成立”或“不成

【討論交流】同學(xué)們討論后認為，小芳的“實驗I”還不能夠確切的說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：沒有驗證氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變；
【反思與評價】小強通過仔細觀察發(fā)現(xiàn)“實驗Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小強覺得很奇怪，其中的原因可能是鐵釘中的鐵單質(zhì)被過氧化氫中的水與氧氣氧化變成氧化鐵，而后氧化鐵再去催化過氧化氫溶液分解；故填：鐵與過氧化氫溶液中的氧氣和水反應(yīng)生成了鐵銹．

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．