Question

14．二氧化錳可作過氧化氫分解的催化劑，興趣小組想探究過氧化氫有沒有其它催化劑？
 提出問題】氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？
【實驗探究】

實驗步驟	實驗現(xiàn)象
Ⅰ、分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入1g氧化鐵粉末，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)多次試驗，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，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag．	證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化
Ⅳ、分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D 兩支試管中，向C試管中加入1g氧化鐵粉末，向D試管中加入bg二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．	二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【實驗結(jié)論】（1）A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；
（2）實驗Ⅱ證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化，Ⅲ中如果a=1g時，證明氧化鐵的質(zhì)量在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；
（3）寫出氧化鐵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】實驗設(shè)計 IV的目的是探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好；
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】查閱資料得知，氧化銅、硫酸銅、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．二氧化錳只能作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．一個化學(xué)反應(yīng)只有一種催化劑
D．用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物．

Answer 1

分析 【實驗結(jié)論】（1）根據(jù)氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃進行解答；
（2）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；
（3）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】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；
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；

解答 解：
將實驗Ⅱ中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag．證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化；
別量取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D 兩支試管中，向C試管中加入1g氧化鐵粉末，向D試管中加入bg二氧化錳粉末，說明二氧化錳的催化效果比氧化鐵好．
【實驗結(jié)論】（1）氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃，所以有實驗現(xiàn)象A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，可知A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；
（2）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；
（3）氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣，表達式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【實驗評價】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；
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．
A．MnO₂不只作過氧化氫溶液分解的催化劑，還能作其它反應(yīng)的催化劑，例如氯酸鉀受熱分解制取氧氣，也可以用二氧化錳作催化劑，故A錯誤；
B．由實驗攤就可知同一個化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而不是只能加快，還可能減慢化學(xué)反應(yīng)速率，故C錯誤；
D．用作催化劑的物質(zhì)可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，例如二氧化錳也是高錳酸鉀受熱分解制取氧氣的生成物，故D錯誤．
故答案為：

實驗步驟	實驗現(xiàn)象
Ⅰ、分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入1g氧化鐵粉末，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)多次試驗，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，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag．	證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化
Ⅳ、分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D 兩支試管中，向C試管中加入1g氧化鐵粉末，向D試管中加入bg二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．	二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【實驗結(jié)論】
（1）氧氣；
（2）化學(xué)性質(zhì)；1   質(zhì)量；
（3）過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣
【實驗評價】探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好；
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．
（4）B

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．