Question

【題目】化學(xué)教材“尋找新的催化劑”研究性實(shí)驗(yàn)，引起了化學(xué)探究小組的興趣．

（提出問題）（1）氧化鐵（Fe2O3）能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？

（2）氧化鐵與二氧化錳催化效果哪個(gè)好？

（3）催化劑的質(zhì)量是否對(duì)過氧化氫溶液分解的速率產(chǎn)生影響？

（實(shí)驗(yàn)探究）

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①分別量取5mL15%過氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星的木條，觀察現(xiàn)象	A試管中產(chǎn)生大量氣泡，帶火星木條復(fù)燃， B試管中的現(xiàn)象：……
②待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管內(nèi)，如此反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象	試管中均產(chǎn)生大量氣泡，帶火星木條均復(fù)燃
③將實(shí)驗(yàn)②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag
④分別量取5mL15%過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C試管中加入ag氧化鐵粉末，向D試管中加入ag二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象

（1）A試管中反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式為_________；B試管中的現(xiàn)象________。

（2）實(shí)驗(yàn)②、③證明：氧化鐵的___________和____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）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)④的目的是_________，若實(shí)驗(yàn)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____。

（4）興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)裝置，利用壓強(qiáng)傳感器測(cè)不同質(zhì)量二氧化錳對(duì)雙氧水分解快慢的影響。在8mL3%的雙氧水中分別加入了0.03g，0.06g，0.08g，0.12g，0.24gMnO2測(cè)得容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化曲線如圖2所示曲線的斜率表征催化反應(yīng)的速率請(qǐng)觀察如圖，回答問題：

Ⅰ根據(jù)圖2可發(fā)現(xiàn)：該實(shí)驗(yàn)條件下，30s內(nèi)催化分解8mL濃度為的雙氧水，MnO2的最小用量為_____g。

Ⅱ根據(jù)圖2，下列說法正確的是________。

a 二氧化錳用量越多，產(chǎn)生氧氣越多

b 反應(yīng)容器的氣密性，對(duì)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的精確度有影響

c 稱量的二氧化錳質(zhì)量的精確度對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置中最終的壓強(qiáng)大小沒有影響

（知識(shí)拓展）

若實(shí)驗(yàn)中ag氧化鐵中a=0.25，則其中氧元素的質(zhì)量為__________g。若經(jīng)過精密儀器測(cè)得該氧化鐵樣品中鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為21∶8，則該氧化鐵樣品中混有的另一物質(zhì)是___________（填“FeO”或“Fe3O4”）

Answer 1

【答案】 有少量氣泡產(chǎn)生，但帶火星的木條不能復(fù)燃 化學(xué)性質(zhì) 質(zhì)量 證明氧化鐵與二氧化錳的催化效果哪個(gè)更好 二氧化錳的催化效果比氧化鐵好 0.08 bc 0.075 FeO

【解析】

（1）A試管中是氧化鐵催化過氧化氫制氧氣的反應(yīng)，所以此反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式為；B試管中由于只有過氧化氫，所以產(chǎn)生的氧氣速率較慢，只有少量氣泡，氧氣量較少，則帶火星的木條沒有復(fù)燃，所以B中的現(xiàn)象是有少量氣泡產(chǎn)生，但帶火星的木條不能復(fù)燃。

（2）實(shí)驗(yàn)②、③證明：氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)②重復(fù)做了此實(shí)驗(yàn)，氧化鐵的催化效果不變，證明其化學(xué)性質(zhì)不變、實(shí)驗(yàn)③是再次稱量，質(zhì)量仍為ag，則證明其質(zhì)量在反應(yīng)前后沒變。

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)④的目的是證明氧化鐵與二氧化錳的催化效果哪個(gè)更好，實(shí)驗(yàn)④觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此可以得到的結(jié)論是：二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

（4）Ⅰ根據(jù)圖2可發(fā)現(xiàn)：該實(shí)驗(yàn)條件下，30s內(nèi)催化分解8mL濃度為的雙氧水，MnO2的最小用量為0.08g，因?yàn)楫?dāng)MnO2的質(zhì)量為0.08g時(shí)雙氧水在30s內(nèi)仍能全部分解，到0.06g時(shí)雙氧水沒有完全分解。

Ⅱ根據(jù)圖2可知：a 二氧化錳用量越多，產(chǎn)生氧氣并沒有增加，只是分解速率加快，故錯(cuò)誤；

b 反應(yīng)容器的氣密性，對(duì)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)的精確度有影響，如果氣密性不好，則壓強(qiáng)的數(shù)據(jù)有偏差，故正確；

c 由圖像知，不同質(zhì)量的催化劑對(duì)產(chǎn)物的質(zhì)量沒有影響，因產(chǎn)生的氧氣質(zhì)量一樣則氧氣的體積一樣，最終的壓強(qiáng)也是相同的，所以稱量的二氧化錳質(zhì)量的精確度對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置中最終的壓強(qiáng)大小沒有影響，故正確。故選bc。

[知識(shí)拓展]

若實(shí)驗(yàn)中ag氧化鐵中a=0.25，則其中氧元素的質(zhì)量為=0.075g 。若經(jīng)過精密儀器測(cè)得該氧化鐵樣品中鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為21∶8，因?yàn)檠趸�鐵中鐵元素與氧元素質(zhì)量比為7∶3即21∶9，所以另一種鐵的氧化物中鐵氧元素的質(zhì)量比應(yīng)大于21∶8，氧化亞鐵中鐵氧元素質(zhì)量比為7∶2即21∶6，四氧化三鐵中鐵氧元素質(zhì)量比為21∶8，故選氧化亞鐵。