Question

梁飛完成“尋找新的催化劑”實(shí)驗(yàn)探究課題時，發(fā)現(xiàn)生銹的鐵釘加快H₂O₂的分解速率．
【提出問題】生銹的鐵釘中，哪種物質(zhì)能做H₂O₂分解的催化劑？與二氧化錳相比哪種物質(zhì)更適合H₂O₂做分解的催化劑？
【提出猜想】猜想一：鐵釘表面的Fe₂O₃是H₂0₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．
猜想二：小華同學(xué)：鐵釘中的鐵是H₂0₂分解的催化劑．

實(shí)驗(yàn)編號	操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1	將帶火星的木條伸入盛有10mL 5%的H2O2溶液的試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象	木條不復(fù)燃
實(shí)驗(yàn)2	在盛有1克Fe2O3固體的試管中加入10mL5%的H2O2溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象．	有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃
實(shí)驗(yàn)3	在盛有1克    的試管中加入10mL 5%的H2O2溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，觀察現(xiàn)象．	木條不復(fù)燃

【分析與結(jié)論】
（1）設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)1”的目的是

 

．
（2）由上述實(shí)驗(yàn)可知，猜想

 

錯誤．
（3）一凡認(rèn)為鐵釘不是純鐵制造，她認(rèn)為上述猜想不完善，還需驗(yàn)證

 

是否能加快H₂O₂的分解速率．
（4）進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，梁飛同學(xué)將實(shí)驗(yàn)2得到的固液混合物采用

 

洗滌、干燥、稱量，得到1克紅色固體，由此她得出氧化鐵是H₂O₂分解的催化劑的結(jié)論．一凡再次否認(rèn)了梁飛的說法，你認(rèn)為一凡的理由是

 

一凡補(bǔ)充了實(shí)驗(yàn)“將得到的紅色固體加入10mL 5%的H₂O₂溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，發(fā)現(xiàn)帶火星的木條復(fù)燃，終于得出了鐵釘表面的Fe₂O₃是H₂O₂分解的催化劑的結(jié)論，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

（如果你能正確回答下列問題，你將得到4分獎勵，但本卷分不超過60分）
（5）老師提醒一凡，采用其他的方法，也能得到補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，你認(rèn)為老師提到的方法可能是

 

（6）請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究Fe₂O₃和MnO₂，哪種物質(zhì)更適合做H₂O₂分解的催化劑？

Answer 1

考點(diǎn)：催化劑的特點(diǎn)與催化作用,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：（1）對比試驗(yàn)中，控制唯一變量；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)3的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出結(jié)論；
（3）鐵釘是鐵碳合金，所以在證明鐵釘能加快H₂O₂的分解速率時，還要考慮到碳是否也作為催化劑出現(xiàn)；
（4）要想證明氧化鐵是該實(shí)驗(yàn)的催化劑，需要驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)后，氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生了改變；
（5）為了檢驗(yàn)氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)是否改變，可以利用金屬氧化物與酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來證明；
（6）設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)：通過比較H₂O₂分解的速率來判斷哪一種催化劑更合適．

解答：解：（1）為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力，在制定計(jì)劃、設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案時要有對照實(shí)驗(yàn)．
故答案是：對比實(shí)驗(yàn)；
（2）為了驗(yàn)證鐵釘中的鐵是否是H₂0₂分解的催化劑．在盛有1克鐵屑或鐵粉的試管中加入10mL 5%的H₂O₂溶液，再將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，沒有現(xiàn)象發(fā)生，說明該實(shí)驗(yàn)中沒有氧氣產(chǎn)生．所以該猜想錯誤；
故答案是：二；
（3）鐵釘是鐵碳合金，所以在該實(shí)驗(yàn)中也應(yīng)該考慮到碳元素是否也是催化劑．
故答案是：碳；
（4）梁飛同學(xué)將實(shí)驗(yàn)2得到的固液混合物采用 過濾、洗滌、干燥、稱量，得到1克紅色固體，與反應(yīng)前所加固體質(zhì)量一樣，即氧化鐵的質(zhì)量不變，但是沒有證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)是否改變，所以不能確定氧化鐵是否是該實(shí)驗(yàn)中的催化劑．
H₂O₂在Fe₂O₃作為催化劑的情況下分解為H₂O和O₂．其反應(yīng)方程式為：2H₂O₂

Fe2O3  .

2H₂O+O₂↑
故答案是：來證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)不變；2H₂O₂

Fe2O3  .

2H₂O+O₂↑；
（5）為了驗(yàn)證氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)是否改變，即實(shí)驗(yàn)2中過濾出的紅色固體是否是氧化鐵，可以利用稀硫酸或稀鹽酸進(jìn)行驗(yàn)證：在紅色固體中加足量的稀鹽酸（或稀硫酸），若固體溶解，得到紅色溶液，證明固體是氧化鐵．
故答案是：在紅色固體中加足量的稀鹽酸（或稀硫酸），若固體溶解，得到紅色溶液，證明固體是氧化鐵；
（6）相同溫度下，分別在兩支裝有10mL的H₂O₂溶液的試管中各加入1克Fe₂O₃和MnO₂，比較產(chǎn)生氣體速率的快慢．

點(diǎn)評：解答這類題目時，首先，要理解和熟記催化劑的特點(diǎn)和催化作用等，以及其中涉及到的“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素探究”、“實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)變化的條件和影響物質(zhì)變化的因素”等方面的知識；然后，根據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)、問題情景，結(jié)合所學(xué)的相關(guān)知識和技能，聯(lián)系起來細(xì)心地探究、推理后，按照題目要求進(jìn)行選擇或解答即可．