Question

9．由于MnO₂和CuSO₄溶液都能作H₂O₂溶液分解的催化劑，某校化學興趣小組想探究其他一些金屬氧化物和鹽溶液是否也可以作H₂O₂溶液分解的催化劑．請你參與他們的探究過程．
【進行猜想】小華的猜想：Al₂O₃能作過氧化氫分解的催化劑．
                  小明的猜想：FeCl₃溶液能作過氧化氫分解的催化劑．
【實驗驗證】請你填寫下表空白處：

實驗步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
小華的實驗		③的現(xiàn)象是 試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復燃	Al2O3和FeCl3溶液都能作為H2O2溶液分解的催化劑
小明的實驗

【反思】①有的同學認為小華的實驗，不能完全證明Al₂O₃是H₂O₂溶液分解的催化劑．還應補充探究Al₂O₃在反應前后質(zhì)量和化學性質(zhì)沒有改變．
②已知FeCl₃在水中可解離出Fe³⁺和Cl^-，同學們又提出以下猜想：
甲同學的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同學的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
丙同學的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-；
同學們認為最不可能的是甲同學的猜想，理由是過氧化氫溶液中有水．
同學們對余下的兩個猜想，用實驗進行了探究．請你完成下面的實驗報告：

實驗過程	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
向盛有5mL5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的HCl，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現(xiàn)象	Cl-不能催化分解H2O2
向盛有5mL5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的Fe（NO3）3溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復燃	乙同學猜想成立，反應的化學方程式是2H2O2$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑

Answer 1

分析 【實驗驗證】小華的實驗中沒加氧化鋁之前木條沒有復燃，說明過氧化氫的分解速率較慢，而加入氧化鋁后木條復燃，說明過氧化氫的分解速率加快；根據(jù)小明的實驗結(jié)論可以判斷氯化鐵溶液起到了催化劑的作用，可以據(jù)此解答該題；
【反思】①根據(jù)催化劑的概念來分析；
②根據(jù)過氧化氫溶液中含有水，分析最不可能的猜想；
對于實驗過程1可以根據(jù)實驗的現(xiàn)象分析結(jié)論；實驗過程2為了驗證Fe³⁺對的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；然后根據(jù)實驗的現(xiàn)象分析結(jié)論即可．

解答 解：【實驗驗證】因為兩位同學通過實驗得出了Al₂O₃和FeCl₃溶液都能作為H₂O₂溶液分解的催化劑，所以實驗③的現(xiàn)象是試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復燃；故填：試管中有大量氣泡產(chǎn)生；
【反思】①根據(jù)催化劑的定義可以知道，若證明一種物質(zhì)為催化劑，除了驗證能否改變其他物質(zhì)的反應速度外，還得驗證其質(zhì)量和化學性質(zhì)也沒有發(fā)生改變；故填：質(zhì)量；化學性質(zhì)；
②由過氧化氫溶液中含有水可知，最不可能的是甲同學的猜想，理由是過氧化氫溶液中有水；故填：過氧化氫溶液中有水；
由向H₂O₂溶液的試管中加入少量的HCl溶液，不能使帶火星的木條復燃可知，F(xiàn)eCl₃溶液中的Cl^-不能催化分解H₂O₂；
為了驗證Fe³⁺對H₂O₂的催化分解，另向盛有5mL、15%的H₂O₂溶液的試管中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復燃；對應結(jié)論：起催化作用的是Fe³⁺；過氧化氫在氯化鐵溶液的催化作用下分解為水和氧氣．
故填：Cl^-不能催化分解H₂O₂；Fe（NO₃）₃溶液；試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復燃；2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

點評 催化劑的特點可以概括為“一變二不變”，一變是能夠改變化學反應速率，二不變是指質(zhì)量和化學性質(zhì)在化學反應前后保持不變．要探究一種物質(zhì)能否作為化學反應的催化劑，必須同時具備上述特點．