Question

12．某校研究性學(xué)習(xí)小組在做“尋找新的催化劑”課題，研究思路是：氧化銅、氧化鐵和二氧化錳均是金屬氧化物，那么氧化銅、氧化鐵是否也像二氧化錳一樣可作過(guò)氧化氫或氯酸鉀分解的催化劑，為此開展了以下探究，請(qǐng)你參與：
【探究一】驗(yàn)證二氧化錳能加快過(guò)氧化氫的分解
（1）請(qǐng)?jiān)谌绫淼目瞻滋幪顚懴鄳?yīng)的內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)①	取5%的過(guò)氧化氫溶液10 mL于試管中，過(guò)一會(huì)兒把帶火星的木條伸入試管中	有少量氣泡產(chǎn)生，木條不復(fù)燃
實(shí)驗(yàn)②	取5%的過(guò)氧化氫溶液10mL于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中	有大量氣泡產(chǎn)生，木條復(fù)燃

（2）小組一部分同學(xué)依據(jù)實(shí)驗(yàn)①和②現(xiàn)象，就得出結(jié)論：二氧化錳能加快過(guò)氧化氫的分解．志強(qiáng)同學(xué)提出質(zhì)疑，認(rèn)為需增加一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)③，才能得出結(jié)論，請(qǐng)你幫他填寫如表空白：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)③	取10mL蒸餾水于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中	無(wú)明顯現(xiàn)象

（3）經(jīng)過(guò)以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以得出結(jié)論：二氧化錳能加快過(guò)氧化氫的分解．請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)②的反應(yīng)化學(xué)方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【探究二】探究氧化銅、氧化鐵是否像二氧化錳一樣可作氯酸鉀分解的催化劑按如表藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用排水法收集氧氣，當(dāng)氣泡連續(xù)均勻逸出時(shí)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表（分解溫度越低，催化效果越好）：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)藥品	分解溫度（℃）
實(shí)驗(yàn)④	1gKClO3	580
實(shí)驗(yàn)⑤	1gKClO3、1gMnO2	350
實(shí)驗(yàn)⑥	1gKClO3、1gCuO	370
實(shí)驗(yàn)⑦	1gKClO3、1gFe2O3	390

（4）由實(shí)驗(yàn)⑥、⑦分別與實(shí)驗(yàn)④對(duì)比，可初步判斷氧化銅、氧化鐵也能作氯酸鉀分解的催化劑．
（5）實(shí)驗(yàn)所用的三種金屬氧化物中，催化效果最好的是二氧化錳．
（6）若要充分證明氧化鐵是氯酸鉀分解的催化劑，還要驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變．請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其中一種“不變”：將實(shí)驗(yàn)⑦充分反應(yīng)后的固體進(jìn)行溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥后稱量，質(zhì)量為1g，說(shuō)明氧化鐵在反應(yīng)前后質(zhì)量不變（寫出實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論）．

Answer 1

分析 【探究一】（1）根據(jù)二氧化錳的催化作用進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)反應(yīng)物、生成物書寫化學(xué)方程式；
【探究二】（4）根據(jù)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析；
（5）不同的催化劑，催化效果不同；
（6）催化劑能夠改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都不變．

解答 解：【探究一】（1）二氧化錳對(duì)過(guò)氧化氫的分解有催化作用，5%的過(guò)氧化氫溶液10mL于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中，會(huì)看到有大量氣泡產(chǎn)生，木條復(fù)燃；
（2）過(guò)氧化氫溶液含有過(guò)氧化氫和水，為驗(yàn)證過(guò)氧化氫分解，需增加實(shí)驗(yàn)證明二氧化錳對(duì)水沒(méi)有催化作用，所以增加一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)③，實(shí)驗(yàn)操作是取10mL蒸餾水于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中；
（3）過(guò)氧化氫分解的化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【探究二】（4）由實(shí)驗(yàn)⑥、⑦分別與實(shí)驗(yàn)④對(duì)比，可初步判斷氧化銅、氧化鐵也能作氯酸鉀分解的催化劑，故填：④；
（5）實(shí)驗(yàn)所用的三種物質(zhì)，催化效果最好的是二氧化錳，因?yàn)橄嗤瑮l件下，二氧化錳催化的分解溫度最低；
故填：二氧化錳；
（6）根據(jù)催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，若要證明氧化鐵是該反應(yīng)的催化劑，還要驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變，可以驗(yàn)證質(zhì)量，也可驗(yàn)證化學(xué)性質(zhì)，如將實(shí)驗(yàn)⑦充分反應(yīng)后的固體進(jìn)行溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥后稱量，質(zhì)量為1g，說(shuō)明氧化鐵在反應(yīng)前后質(zhì)量不變；
故填：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；將實(shí)驗(yàn)⑦充分反應(yīng)后的固體進(jìn)行溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥后稱量，質(zhì)量為1g，說(shuō)明氧化鐵在反應(yīng)前后質(zhì)量不變；
探究活動(dòng)一（1）有大量氣泡產(chǎn)生，木條復(fù)燃；
（2）取10mL蒸餾水于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中；
（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
　探究活動(dòng)二�。�4）④；
（5）二氧化錳；
（6）質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；將實(shí)驗(yàn)⑦充分反應(yīng)后的固體進(jìn)行溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥后稱量，質(zhì)量為1g，說(shuō)明氧化鐵在反應(yīng)前后質(zhì)量不變．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．