Question

3．某化學探究小組以“尋找過氧化氫分解新的催化劑”為課題，開展了下列實驗．
【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
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)生較多氣泡，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現(xiàn)象
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，帶火星木條均復燃
將實驗II中的剩余物過濾（填操作名稱），并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量	所得固體質量仍為a g
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	D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快

【實驗結論】
（1）實驗II、III證明：氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑．
（2）請寫出二氧化錳催化過氧化氫溶液分解的化學方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
【實驗評價】
（3）實驗設計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；
（4）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論是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】
（5）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．
下列有關催化劑的說法中正確的是B．
A．MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑
B．同一個化學反應可以有多種催化劑
C．催化劑只能加快化學反應的速率
D．用作催化劑的物質不可能是其他反應的反應物或生成物．
（6）實驗創(chuàng)新是中學生最為重要的科學素養(yǎng)，如圖是某學校的師生對“MnO₂催化H₂O₂溶液分解實驗裝置的創(chuàng)新設計”（點燃橡膠塞上捧香后，塞緊干燥管并將其豎立，觀察到帶火星的棒香立即復燃）

該創(chuàng)新實驗的優(yōu)點有操作簡便，材料易得，趣聞性強（寫一條即可）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發(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；
（3）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設計實驗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
（4）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】根據(jù)催化劑的含義進行解答．

解答 解：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a g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，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現(xiàn)象
Ⅱ．待A試管中不再有氣泡產(chǎn)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，所得固體質量仍為a g．
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．	都產(chǎn)生氣泡，D試管中產(chǎn)生氣泡比C試管中產(chǎn)生氣泡速率大

故填：過濾；
【實驗結論】（1）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；故填：質量；化學性質；
（2）氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣，化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【實驗評價】（1）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設計實驗Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：氧化鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（2）若實驗Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實驗拓展】
A．MnO₂不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應的催化劑，故A錯誤；
B．根據(jù)題目的信息可知同一個化學反應可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學反應的速率，還能減慢化學反應的速率，故C錯誤；
D．用作催化劑的物質可能是其它反應的反應物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯誤．
故選：B．
（6）該創(chuàng)新實驗操作簡便，材料易得，趣聞性強；
故答案為：（1）質量；化學性質；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）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；
（4）二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑．
（5）B；
（6）操作簡便，材料易得，趣聞性強；

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原理來解答此題，鍛煉了學生分析問題解決問題能力．