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）

實驗步驟	實驗現(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，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，觀察現(xiàn)象。	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃
Ⅲ．將實驗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符號表達(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：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）。

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，整個裝置好似點燃的燈塔，趣味性強(qiáng)

Answer 1

【答案】O2。 質(zhì)量 化學(xué)性質(zhì) 比較氧化鐵與二氧化錳的催化效果 二氧化錳的催化效果比氧化鐵好 B B、C

【解析】

（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）氧化鐵催化過氧化氫溶液分解的符號表達(dá)式為。

[實驗評價]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；實驗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。

[實驗拓展]（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，同一個化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑如該實驗，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錯誤；點燃橡膠塞上棒香后，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錯誤；故選BC。