Question

【題目】課本“分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的催化作用”以及“尋找新的催化劑”研究性實驗，引起了化學(xué)探究小組的興趣。

【提出問題】氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其催化效果如何?

【實驗探究】

【實驗結(jié)論】

(1)A中產(chǎn)生的氣體是______________。

(2)實驗II、III證明：氧化鐵的 ___________和_____________ 在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫溶液分解的催化劑。

(3)寫出氧化鐵催化過氧化氫溶液分解的文字表達(dá)式___________________________。

【實驗評價】

(1)實驗設(shè)計IV的目的是___________________________________________。

(2)若實驗IV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________。

【實驗拓展】

(1)查閱資料得知：氧化銅、硫酸銅、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑。下列有關(guān)催化劑的說法中正確的是_______________(填序號)。

A.MnO2只能作過氧化氫溶液分解的催化劑

B.同一個化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑

C.催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率

D.用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物

(2)實驗創(chuàng)新是中學(xué)生最為重要的科學(xué)素養(yǎng)。下圖是某學(xué)校的師生對“MnO2催化H2O2溶液分解實驗裝置的創(chuàng)新設(shè)計”，實驗過程如下：

①將一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3ml(密度為1g/ml)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的H2O2加入干燥管的球泡內(nèi)，再用藥匙取0.2gMnO2粉末，加在干燥管的進(jìn)氣管的管壁上。

②點(diǎn)燃橡膠塞上棒香后，塞緊干燥管并將其豎立，觀察到帶火星的棒香立即復(fù)燃。

對該創(chuàng)新實驗的評價，你認(rèn)為不合理的是__________(填序號)。

A.實驗中所用的儀器、材料及藥品均易得到

B.實驗使用的藥品用量太大

C.反應(yīng)速度太慢，耽誤時間

D.實驗現(xiàn)象明顯，整個裝置好似點(diǎn)燃的燈塔，趣味性強(qiáng)

Answer 1

【答案】 氧氣 質(zhì)量 化學(xué)性質(zhì) 過氧化氫水+氧氣 探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好 二氧化錳的催化效果比氧化鐵好 B BC

【解析】催化劑是在化學(xué)反應(yīng)中能夠改變反應(yīng)速率且反應(yīng)前后自身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不改變的物質(zhì)，根據(jù)催化劑在反應(yīng)前后質(zhì)量不改變和作用效果設(shè)計實驗進(jìn)行探究不同物質(zhì)對過氧化氫的催化作用。

【實驗結(jié)論】

（1）試管A中加入了5mL 5%的過氧化氫溶液和a g氧化鐵，帶火星的木條伸入A試管中，木條復(fù)燃，證明試管A中產(chǎn)生了能夠支持燃燒的氧氣，故A試管中產(chǎn)生的氣體為氧氣，故答案為：氧氣。

（2）實驗Ⅱ中，將A試管中反復(fù)加入多次過氧化氫溶液，證明氧化鐵固體的催化效果未發(fā)生改變，證明了反應(yīng)前后氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)未改變；實驗Ⅲ中，將反應(yīng)后的固體過濾、洗滌、干燥后稱量，前后固體質(zhì)量未改變，證明反應(yīng)前后氧化鐵的質(zhì)量未改變，故答案為：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)。

（3）過氧化氫在氧化鐵做催化劑條件下分解產(chǎn)生氧氣和水，反應(yīng)的文字表達(dá)式為過氧化氫水+氧氣，故答案為：過氧化氫水+氧氣。

【實驗評價】

（1）實驗Ⅳ取C、D兩支試管，分別加入等量的過氧化氫溶液，再分別加入等量的氧化鐵和二氧化錳固體，觀察產(chǎn)生氣體的快慢，通過控制變量法探究氧化鐵和二氧化錳的催化效果，故實驗Ⅳ的目的是探究氧化鐵和二氧化錳的催化效果哪個更好，故答案為：探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好。

（2）實驗Ⅳ中觀察到加入二氧化錳的D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，證明二氧化錳的催化效果比氧化鐵更好，故答案為：二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

【實驗拓展】

（1）A.MnO2可作為過氧化氫分解的催化劑，也可作為其他反應(yīng)的催化劑，故A錯誤；

B.氧化鐵、氧化銅、二氧化錳等物質(zhì)均可催化過氧化氫分解，證明同一個化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；

C.催化劑可以改變反應(yīng)速率，包括加快反應(yīng)速率和降低反應(yīng)速率，故C錯誤；

D.對于某些反應(yīng)，物質(zhì)可作為該反應(yīng)的催化劑，在其他反應(yīng)中也可作為反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，故D錯誤。

（2）A.實驗中所使用的干燥管和過氧化氫溶液、二氧化錳均是實驗室中常用儀器和試劑，故A正確；

B.反應(yīng)所需試劑用量為3mL 5%的H2O2和0.2g MnO2，藥品用量不多，故B錯誤；

C.豎立干燥管后，觀察到棒香立即復(fù)燃，證明反應(yīng)速率很快，故C錯誤；

D.干燥管中棒香復(fù)燃后，整個裝置類似于燈塔，趣味性很強(qiáng)，故D正確。