Question

催化劑在生產(chǎn)、生活中有重要的作用．實(shí)驗室用H₂O₂分解制氧氣，常用MnO₂做催化劑．
[提出問題]其他物質(zhì)作H₂O₂分解的催化劑嗎？
[猜想]甲同學(xué)認(rèn)為CuO或Fe₂O₃可以代替MnO₂，因為按物質(zhì)的簡單分類，它們都屬于______．
[設(shè)計實(shí)驗]甲同學(xué)按下面步驟進(jìn)行實(shí)驗：
①在試管中加入5mL5%的H₂O₂溶液，把帶火星的木條伸入試管；
②用精密的天平準(zhǔn)確稱量0.5g Fe₂O₃紅色粉末，并將其加入另一只試管中；
③在步驟②的試管中加入5mL5%的H₂O₂溶液，把帶火星的木條伸入試管；
④待步驟③的試管中沒有氣泡后，進(jìn)行“某一操作”，將固體洗凈、干燥，稱量，得紅色固體質(zhì)量仍為0.5g．
[現(xiàn)象]甲同學(xué)觀察到步驟①中的現(xiàn)象______，步驟③中帶火星的木條復(fù)燃．
[反思]步驟④中進(jìn)行的“某一操作”是______．乙同學(xué)認(rèn)為在步驟④后還需增加一個實(shí)驗，請你寫出該實(shí)驗的操作方法和現(xiàn)象______．
[結(jié)論]通過以上實(shí)驗步驟得出的結(jié)論是______．請你再舉一生活中應(yīng)用催化劑的事例______．

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)催化劑在反應(yīng)中的特點(diǎn)，要想證明某種物質(zhì)是催化劑，首先，加入這種物質(zhì)前后反應(yīng)速率是不是變化非常明顯，其次反應(yīng)前后這種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、質(zhì)量均不變；如果該物質(zhì)加入后，化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生了明顯改變，而自身在反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量都沒有改變，可證明該物質(zhì)為此反應(yīng)的催化劑．
解答：解：[猜想]CuO、Fe₂O₃、MnO₂三種物質(zhì)均為兩種元素組成且含氧元素的氧化物；
[現(xiàn)象]常溫下5mL5%的H₂O₂溶液分解緩慢，放出的氧氣不足以使帶火星的木條復(fù)燃；甲同學(xué)觀察不到步驟①中伸入的帶火星木條的復(fù)燃；
[反思]為證明氧化鐵作為反應(yīng)的催化劑，除以上檢驗加快反應(yīng)速度外，還需要分離反應(yīng)后剩余物中的氧化鐵，以測定其質(zhì)量不變．由于反應(yīng)后氧化鐵不溶于水故采用過濾的方式進(jìn)行分離．
在確認(rèn)質(zhì)量不變時，還需要證明分離出來的固體氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生了改變，通常采取再利用其做一次相同的催化作用實(shí)驗；
[結(jié)論]通過實(shí)驗分析可知氧化鐵確實(shí)起到了催化劑的作用；日常生活中有關(guān)催化劑的反應(yīng)如用催化劑將汽車尾氣中的有害氣體轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)，只要合理即可．
故答案是：
[猜想]氧化物；
[現(xiàn)象]帶火星的木條沒有復(fù)燃；
[反思]過濾；將得到的Fe₂O₃再次加入過氧化氫溶液中；
[結(jié)論]Fe₂O₃可以用作過氧化氫溶液分解的催化劑；應(yīng)用催化劑將汽車尾氣中的有害氣體轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)．
點(diǎn)評：此題考查了催化劑及催化作用的實(shí)驗驗證方法，利用實(shí)驗分別進(jìn)行了催化劑特性的驗證，即化學(xué)反應(yīng)前后催化劑質(zhì)量沒有增減，化學(xué)性質(zhì)不會改變．