Question

邏輯推理是化學學習常用的思維方法．某校研究性學習小組在做“尋找新的催化劑”課題時，發現將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中，也可以加快過氧化氫的分解速率．于是，他們對此展開探究：
（1）提出問題：什么物質是該反應催化劑？
（2）設猜想與假設：下面是組內兩位同學所作的猜想，請你完成小華的猜想．
假設一：小芳同學：鐵釘表面的氧化鐵是H₂0₂溶液分解反應的催化劑．
假設二：小華同學：鐵釘里的

 

是H₂0₂溶液分解反應的催化劑．
（3）實驗與結論：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
實驗Ⅰ：把一定質量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．		反應的化學方程式為：   假設一成立
實驗Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入   ，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	無現象	假設二   （填“成立”或“不成立”）

（4）討論交流：
同學們討論后認為，小芳的“實驗I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧
氣的催化劑，理由是：

 

．
請你設計實驗（寫出實驗步驟、實驗現象及結論）證明其中的某一點理由：

 

．
（5）反思與評價：
小強通過仔細觀察發現“實驗Ⅱ”中一直沒有現象的試管，過了一段時間后試管中也出現了氣體，小強覺得很奇怪，你能猜想其中的原因嗎？

 

．

Answer 1

分析：此題涉及到“尋找新的催化劑”，將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中探究過氧化氫溶液的分解速率，通過（1）步提出的問題再利用（2）步的猜想與假設，經過（3）步的實驗過程及現象得出結論，再經過（4）步的討論交流，知氧化碳能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質不能做其反應的催化劑．

解答：解：（1）圍繞提出問題，探究什么物質是該反應的催化劑．
    （2）設猜想與假設：生銹鐵釘的組成主要是：氧化鐵和鐵．假設一：小芳同學：鐵釘表面的“氧化鐵”是H₂0₂溶液分解反應的催化劑．假設二：小華同學：鐵釘里的“鐵”是H₂0₂溶液分解反應的催化劑．故答案是：鐵（或鐵單質）
   （3）實驗與結論

實驗操作	實驗現象	實驗結論
實驗Ⅰ：把一定質量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	帶火星的木條復燃	反應的化學方程式為： 2H2O2 氧化鐵 . . 2H2O+O2↑ 假設一成立
實驗Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵單質，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	無現象	假設二 不成立．

（4）討論交流：同學們討論后認為，小芳的“實驗I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：還要驗證氧化鐵的質量和化學性質反應前后是否改變．
實驗步驟、實驗現象及結論，由（3）知：等待實驗I中不再產生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產生氣泡，就證明氧化鐵的化學性質沒有變．
    （5）反思與評價：小強通過仔細觀察發現“實驗Ⅱ”中一直沒有現象的試管，過了一段時間后試管中也出現了氣體，小強覺得很奇怪，其中的原因是：答案Ⅰ：可能是鐵定中的鐵單質被過氧化氫氧化變成氧化鐵，而后氧化鐵再去催化過氧化氫溶液分解；答案Ⅱ：可能是鐵定中的炭被過氧化氫氧化而后其產物再去催化過氧化氫溶液分解．
故答案為：
  （2）鐵
  （3）

實驗操作	實驗現	實驗結論
實驗Ⅰ：把一定質量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	帶火星的木條復燃	反應的化學方程式為： 2H2O2 氧化鐵 . . 2H2O+O2↑ 假設一成立
實驗Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵單質鐵單質，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	無現象	假設二 不成立．

（4）還要驗證氧化鐵的質量和化學性質反應前后是否改變；等待實驗I中不再產生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產生氣泡，就證明氧化鐵的化學性質沒有變；
 （5）答案Ⅰ：可能是鐵定中的鐵單質被過氧化氫氧化變成氧化鐵，而后氧化鐵再去催化過氧化氫溶液分解；答案Ⅱ：可能是鐵定中的炭被過氧化氫氧化而后其產物再去催化過氧化氫溶液分解．

點評：本題的思路很明確，就是驗證氧化鐵對過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實驗的步驟按部就班的完成．