Question

由于MnO₂和CuSO₄溶液都能作H₂O₂溶液分解的催化劑，某校化學興趣小組想探究其他一些金屬氧化物和鹽溶液是否也可以作H₂O₂溶液分解的催化劑？請你參與他們的探究過程．
（1）[小華的猜想]：Al₂O₃能作過氧化氫分解的催化劑．
[小明的猜想]：FeCl₃溶液能作過氧化氫分解的催化劑．
（2）[實驗驗證]：

	實驗步驟	實驗現象	實驗結論
小華的實驗	將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中	木條不復燃	______
	______ ______	木條復燃	Al2O3能加快H2O2溶液的分解速率
小明的實驗	在一支試管中加入H2O2溶液，然后滴入適量的FeCl3溶液，把帶火星的木條伸入試管．	______ ______	FeCl3溶液加快H2O2溶液的分解速率

（3）[結論]：故Al₂O₃、FeCl₃溶液能作H₂O₂溶液分解的催化劑．
（4）[反思1]：有的同學認為小華的實驗，不能完全證明Al₂O₃在H₂O₂溶液分解中起了催化作用．還應補充再探究Al₂O₃______．
[反思2]：已知FeCl₃在水中可解離出Fe³⁺和Cl^-，同學們提出以下猜想：
甲同學的猜想是；真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同學的猜想是；真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
丙同學的猜想是；真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-；
你認為最不可能的是______ 同學的猜想，理由是______
（5）同學們對余下的兩個猜想，用實驗進行了探究．請你仔細分析后填表：

實驗過程	實驗現象	結論
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的HCl，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現象	______
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的______，并把帶火星的木條伸入試管．	______	______

Answer 1

解：（2）[實驗驗證]小華的實驗是探究Al₂O₃對過氧化氫分解速率的影響．實驗1的步驟是：將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中，帶火星的木條不復燃，可見常溫下過氧化氫分解速率很慢．然后在裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al₂O₃，帶火星的木條復燃，可見，Al₂O₃能加快過氧化氫的分解速率．
小明的實驗是驗證FeCl₃溶液對過氧化氫分解速率的影響，通過實驗結論可以知道，氯化鐵溶液加快了過氧化氫的分解速率；
（4）根據催化劑的定義可以知道，若證明一種物質為催化劑，除了驗證能否改變其他物質的反應速度外，還得驗證其質量和化學性質也沒有發生改變；
[反思2]：由過氧化氫溶液中含有水可知，最不可能的是甲同學的猜想，理由是過氧化氫溶液中有水；
（5）由向H₂O₂溶液的試管中加入少量的HCl溶液，不能使帶火星的木條復燃可知，FeCl₃溶液中的Cl^-不能催化分解H₂O₂；
為了驗證Fe³⁺對H₂O₂的催化分解，另向盛有5mL、15%的H₂O₂溶液的試管中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；試管中有大量氣泡產生，帶火星的木條復燃；對應結論：起催化作用的是Fe³⁺；
故答案為：（2）[實驗驗證]：

	實驗步驟	實驗現象	實驗結論
小華的實驗	將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中	木條不復燃	常溫下過氧化氫分解速率很慢
	裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al2O3 然后將帶火星的木條伸入試管中	木條復燃	Al2O3能加快H2O2溶液的分解速率
小明的實驗	在一支試管中加入H2O2溶液，然后滴入適量的FeCl3溶液，把帶火星的木條伸入試管．	迅速產生大量氣泡 木條復燃	FeCl3溶液加快H2O2溶液的分解速率

（4）質量和化學性質也沒有發生改變；
[反思2]：甲；過氧化氫溶液中有水；
（5）

實驗過程	實驗現象	結論
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的HCl，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現象	Cl-不能催化分解H2O2
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的 Fe（NO3）3溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產生帶火星的木條復燃	起催化作用的是Fe3+

分析：（2）[實驗驗證]小華的實驗中沒加氧化鋁之前木條沒有復燃，說明過氧化氫的分解速率較慢，而加入氧化鋁后木條復燃，說明過氧化氫的分解速率加快；根據小明的實驗結論可以判斷氯化鐵溶液起到了催化劑的作用，可以據此解答該題；
（4）根據催化劑的定義來完成解答；根據過氧化氫溶液中含有水，分析最不可能的猜想；
（5）對于實驗過程1可以根據實驗的現象分析結論；
實驗過程2為了驗證Fe³⁺對的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；然后根據實驗的現象分析結論即可．
點評：催化劑的特點可以概括為“一變二不變”，一變是能夠改變化學反應速率，二不變是指質量和化學性質在化學反應前后保持不變．要探究一種物質能否作為化學反應的催化劑，必須同時具備上述特點．