Question

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(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)步驟                                                                                                               實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

Ⅰ．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現(xiàn)象。                                                                                              A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象

Ⅱ．待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)多次試驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。   試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃

Ⅲ．將實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag。        

Ⅳ．分別量取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D 兩支試管中，向C試管中加入ag氧化鐵粉末，向D試管中加入ag二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象。                                                                                                                  

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

（1）A中產(chǎn)生的氣體是              。

（2）實(shí)驗(yàn)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符號(hào)表達(dá)式                           。

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅳ的目的是                                           。

(2)若實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)拓展】

（1）查閱資料得知：CuO、CuSO₄、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(hào)）。

A．MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑

B．同一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(duì)“MnO₂催化H₂O₂溶液分解實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)”，實(shí)驗(yàn)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(duì)該創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)，你認(rèn)為不合理的是          （填序號(hào)）。

A．實(shí)驗(yàn)中所用的儀器、材料及藥品均易得到

B．實(shí)驗(yàn)使用的藥品用量太大

C．反應(yīng)速度太慢，耽誤時(shí)間

D．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，整個(gè)裝置好似點(diǎn)燃的燈塔，趣味性強(qiáng)

 

Answer 1

【答案】

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

（1）O₂。（2）質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)

（3）略

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

（1）比較氧化鐵與二氧化錳的催化效果

（2）二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【實(shí)驗(yàn)拓展】

（1）B。（2）B、C

【解析】

試題分析：（1）A中產(chǎn)生的氣體能使帶火星木條復(fù)燃，說明是氧氣；

（2）判斷一種物質(zhì)是否是某反應(yīng)的催化劑，要看它是否具備催化劑的特征，即“一變二不變”：能否改變反應(yīng)的速率；反應(yīng)前后本身的質(zhì)量，是否改變；本身的化學(xué)性質(zhì)是否改變。通過Ⅱ、Ⅲ可知氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)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）H₂O₂------H₂ O+O₂

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】兩支試管都是量取5mL5%過氧化氫溶液，但加入的催化劑不同，所以是比較氧化鐵與二氧化錳的催化效果；實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，說明二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

【實(shí)驗(yàn)拓展】（1）只有具備“一變二不變” 的特征，那它就的該反應(yīng)的催化劑。其中“一變”指的是改變物質(zhì)反應(yīng)的速率，“改變”包括加快和減慢兩個(gè)方面；催化劑可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，如二氧化錳，同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑如該實(shí)驗(yàn)，但很多物質(zhì)不是特定的催化劑，如二氧化錳可以是催化劑也可以是高錳酸鉀分解的生成物。

（2）只需要3ml(密度為1g/ml)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的H₂O₂ ，藥品用量很少，B錯(cuò)誤；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，說明反應(yīng)速度很快，C錯(cuò)誤；

考點(diǎn)：催化劑的性質(zhì)