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1.某化学研究性学习小组在做“寻找新的催化剂”课题时,发现将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中,也可以加快过氧化氢的分解速率.于是,他们对此展开探究:
【提出问题】什么物质是该反应催化剂?
【猜想与假设】:下面是组内两位同学所作的猜想,请你完成小华的猜想.
小芳同学:铁钉表面的铁锈(氧化铁)是过氧化氢溶液分解反应的催化剂.
小华同学:铁钉里的铁是过氧化氢溶液分解反应的催化剂.
【实验与结论】
实验操作实验现象实验结论
实验I:把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中,并用一根带火星的小木条置于试管口,观察现象.产生大量的气泡,带火星的木条复燃反应的符号表达式为:2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑假设一成立
实验Ⅱ:取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中,加入用砂纸打磨光亮的铁钉(或适量铁粉),并用一根带火星的小木条置于试管口,观察现象.无现象假设二不成立(填“成立”或“不成立”)
【讨论交流】同学们讨论后认为,小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂,理由是:该实验只验证了氧化铁改变了过氧化氢分解的速率,并未验证其在反应前后的质量和化学性质未发生改变.
请你设计实验(写出实验步骤、实验现象及结论)证明其中的某一点理由:
实验操作实验现象实验结论

分析 此题涉及到“寻找新的催化剂”,将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中探究过氧化氢溶液的分解速率,通过(1)步提出的问题再利用(2)步的猜想与假设,经过(3)步的实验过程及现象得出结论,再经过(4)步的讨论交流,知氧化铁能做过氧化氢溶液的催化剂,而铁单质不能做其反应的催化剂.

解答 解:【猜想与假设】生锈铁钉的组成主要是:氧化铁和铁,假设一:小芳同学:铁钉表面的“氧化铁”是H2O2溶液分解反应的催化剂;假设二:小华同学:铁钉里的“铁”是H2O2溶液分解反应的催化剂;故填:铁;
【实验与结论】】


实验操作
实验现象
实验结论
实验Ⅰ:把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10 mL5%的过氧化氢溶液的试管中,并用一根带火星的小木条置于试管口,观察现象.产生大量的气泡,带火星的木条复燃反应的符号表达式为:
2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2
假设一成立
实验Ⅱ:取10 mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中,加入用砂纸打磨光亮的铁钉(或适量铁粉),并用一根带火星的小木条置于试管口,观察现象.
无现象

假设二不成立.
故答案为:产生大量的气泡,带火星的木条复燃;2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑;用砂纸打磨光亮的铁钉(或适量铁粉);不成立;
【讨论交流】同学们讨论后认为,小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂,理由是:还要验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变.故填:该实验只验证了氧化铁改变了过氧化氢分解的速率,并未验证其在反应前后的质量和化学性质未发生改变(合理即可);
可设计实验探究氧化铁的化学性质是否发生改变,即对过氧化氢的分解是否仍然具有催化作用,设计如下:实验操作:待实验I反应结束后,在向其中加入适量5%的过氧化氢溶液,将带火星的木条伸入试管口,观察现象;
实验现象:产生大量的气泡,带火星的木条复燃.
实验结论:氧化铁在化学反应前后化学性质未发生改变.
故答案为:
实验操作实验现象实验结论
待实验I反应结束后,在向其中加入适量5%的过氧化氢溶液,将带火星的木条伸入试管口,观察现象.产生大量的气泡,带火星的木条复燃.氧化铁在化学反应前后化学性质未发生改变
(合理即可)

点评 本题的思路很明确,就是验证氧化铁对过氧化氢分解是否有催化作用,按照探究实验的步骤按部就班的完成.

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