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(fā)現(xiàn)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(nèi)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H₂₂溶液分解反應的催化劑．
假設二：小華同學：鐵釘里的______是H₂₂溶液分解反應的催化劑．
（3）實驗與結論：

實驗操作	實驗現(xiàn)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(xiàn)象．	______	反應的化學方程式為：______

.2H₂O+O₂↑

Answer 1

【答案】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(jīng)過（3）步的實驗過程及現(xiàn)象得出結論，再經(jīng)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?shù)慕M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H₂₂溶液分解反應的催化劑．假設二：小華同學：鐵釘里的“鐵”是H₂₂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(xiàn)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(xiàn)象．	帶火星的木條復燃	反應的化學方程式為： 2H2O22H2O+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(xiàn)象．	無現(xiàn)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(xiàn)象及結論，由（3）知：等待實驗I中不再產(chǎn)生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產(chǎn)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(fā)現(xiàn)“實驗Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時間后試管中也出現(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)	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(xiàn)象．	帶火星的木條復燃	反應的化學方程式為： 2H2O22H2O+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(xiàn)象．	無現(xiàn)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(chǎn)生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產(chǎn)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(chǎn)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．