Question

【題目】化學研究小組在開展了“過氧化氫制取氧氣的反應中二氧化錳的作用”之后，又進行了“尋找新的催化劑”的探究實驗。

（提出問題1）尋找“氧化鐵能否用于過氧化氫溶液分解的催化劑”的證據？如果能，它的催化效果如何？（實驗設計1）

實 驗	現 象
Ⅰ、分別量取5毫升5%的過氧化氫溶液于A、B兩支試管中，向A中加入a克氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中伸入帶火星的木條，觀察現象，	A試管中產生氣泡，帶火星的木條復燃，B試管中無明顯現象
Ⅱ、將“實驗Ⅰ”中A試管的剩余物質分離，將所得固體進行洗滌、干燥、稱量	所得固體質量為 ______ 克
Ⅲ、將“實驗Ⅱ” ______	______
Ⅳ、分別量取5毫升5%的過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C試管中加入a克氧化鐵粉末，向D試管中加入a克二氧化錳粉末

（實驗結論）

（1）A中產生的氣體是______；

（2）氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑，尋找該結論的證據主要是設計了實驗______（選填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ）展開的。

（實驗評價）

（1）設計實驗Ⅲ的目的是______；

（2）可以用下列方法作出判斷，從而達到實驗Ⅳ的設計目的。a、定性判斷：觀察C、D兩支試管中產生氣泡的快慢；b、定量判斷：______。

（資料信息）過氧化氫分解除了用二氧化錳還可用氧化銅等物質作為催化劑

（提出問題2）氧化銅（黑色粉末）是否也能作氯酸鉀分解的催化劑？它是否比二氧化錳效果更好？

（設計實驗2）某同學以生成等體積的氧氣為標準，設計了下列三組實驗

（其它可能影響實驗的因素均忽略）。

實驗序號	氯酸鉀質量	其他物質質量	待測數據
①	1.2克		X
②	1.2克	氧化銅0.5克	Y
③	m	二氧化錳0.5克	Z

（1）寫出氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下發生的反應的化學方程式：______。

（2）上述實驗應測量的“待測數據”是指______，從數學描述角度，X、Y、Z在數值上的大小關系是______。

（3）若實驗②比實驗①的“待測數據”更______（填“大”、“小”、“不確定”），說明氧化銅能加快氧酸鉀的分解速率，表中“m”的數值應該為______。

（4）將實驗②反應后的固體經過過濾、洗滌、干燥處理后，稱量得到0.5克黑色粉末，再將黑色粉末放入______（簡述操作）。

（評價設計）

（5）你認為該小組同學設計實驗③和實驗②對比的目的是______。

Answer 1

【答案】a 得到的固體放入盛有5毫升5%的過氧化氫溶液的試管中，向試管中伸入帶火星的木條 有氣泡冒出，帶火星的木條復燃 氧氣 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 證明氧化鐵的化學性質在化學反應前后保持不變 觀察收集一試管氣體所需時間的長短 2KClO32KCl+3O2↑ 收集等量氧氣所需時間 X＞Y＞Z 小 1.2 盛有適量的氯酸鉀的試管中并加熱，再用帶火星的木條放在試管口，觀察到木條迅速復燃 探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好

【解析】

[實驗設計1]Ⅰ、A試管內的氣體能使帶火星的木條復燃，說明該氣體是氧氣;

Ⅱ、氧化鐵是該反應的催化劑，其質量在化學反應前后保持不變，所以將“實驗Ⅰ”中A試管的剩余物質分離，將所得固體進行洗滌、干燥、稱量，其質量仍為ag；故填：a；

Ⅲ、將“實驗Ⅱ”得到的固體放入盛有5毫升5%的過氧化氫溶液的試管中，向試管中伸入帶火星的木條，觀察到有氣泡冒出，帶火星的木條復燃，故填：得到的固體放入盛有5毫升5%的過氧化氫溶液的試管中，向試管中伸入帶火星的木條；有氣泡冒出，帶火星的木條復燃；

[實驗結論]（1）A試管內的氣體能使帶火星的木條復燃，說明該氣體是氧氣；故填：氧氣；

（2）能夠改變化學反應的速率，其質量與化學性質在反應前后保持不變的物質是該反應的催化劑，因此證明氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑，尋找該結論的證據主要是設計了實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ展開的；故填：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；

[實驗評價]（1）設計實驗Ⅲ的目的是證明氧化鐵的化學性質在化學反應前后保持不變；故填：證明氧化鐵的化學性質在化學反應前后保持不變；

（2））可以用下列方法作出判斷，從而達到實驗Ⅳ的設計目的。a、定性判斷：觀察C、D兩支試管中產生氣泡的快慢；b、定量判斷：觀察收集一試管氣體所需時間的長短；故填：觀察收集一試管氣體所需時間的長短；

[設計實驗2]（1）氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下、加熱分解為氯化鉀和氧氣；故填：2KClO32KCl+3O2↑；

（2）本題的實驗目的證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解，所以“待測數據”是收集等量氧氣所需時間。實驗①沒有使用催化劑，所需時間最長，氧化銅的催化效果不如二氧化錳，所以實驗③所需時間最短，即X＞Y＞Z；故填：收集等量氧氣所需時間；X＞Y＞Z；

（3）如果氧化銅能加快氯酸鉀的分解速率，實驗Ⅱ比實驗I所用時間小。所取氯酸鉀的質量應相同，即m=1.2g；故填：小；1.2；

（4）實驗②反應后溶解、過濾、洗滌、干燥后的黑色固體只有氧化銅，將黑色固體加入盛有適量的氯酸鉀的試管中并加熱，再用帶火星的木條放在試管口，觀察到木條迅速復燃；故填：盛有適量的氯酸鉀的試管中并加熱，再用帶火星的木條放在試管口，觀察到木條迅速復燃；

[評價設計]（5）實驗③和實驗②對比的目的是探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好。故填：探究氧化銅和二氧化錳哪一個催化效果好。