Question

3．小丽同学在一次课外实验探究酸的化学性质时误将过氧化氢（H₂O₂）溶液当作酸与氧化铁（Fe₂O₃）粉末混合，发现有大量气泡产生．她联想到二氧化锰（MnO₂）可作为H₂O₂分解的催化剂，那么，Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂呢？请你一起参与探究，并填写下列空白．
【猜想】Fe₂O₃能否作为H₂O₂分解的催化剂．
【实验验证】小丽同学一次设计了三个实验
实验一  取一定量的H₂O₂溶液于试管中，观察到有极少量气泡产生，伸入带火星的木条，观察到木条没有复燃，说明H₂O₂溶液常温下分解缓慢．
实验二  在实验一的试管中加入wg Fe₂O₃粉末，有大量气泡产生，然后伸入带火星的木条，观察到木条复燃，说明Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率．
实验三  待反应结束后，将试管里的不溶物滤出，并洗涤、干燥、称量，固体质量仍为wg，说明反应前后Fe₂O₃的质量保持不变．
【实验结论】小丽同学认为，Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂．
【反思评价】小江同学认为要证明小丽同学的结论正确，仅做这三个实验还不充分，需要补充一个探究实验，探究Fe₂O₃的化学性质反应前后没有改变．
【拓展】下表是同学们探究影响H₂O₂分解因素时所记录的部分数据：
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需时间

浓度 时间/min 催化剂	30% H2O2 溶液	15% H2O2 溶液	5% H2O2 溶液
加入wg MnO2	0.2	0.8	2.0
加入wg Fe2O3	7.0	9.0	16.0

通过对表格中的数据进行分析，你能得出的结论是相同条件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好．
【延伸】小明同学看到Fe₂O₃也能做H₂O₂分解的催化剂，还联想到一种蓝色的CuSO₄溶液也能做H₂O₂分解的催化剂，请你一起参与计算：
（1）CuSO₄的相对分子质量160；
（2）80g CuSO₄中铜元素的质量？（写出计算过程）

Answer 1

分析 【实验验证】根据催化剂的特点去分析该题，催化剂的特点：催化剂只改变反应速率，但本身的质量和化学性质不变进行解答；
【拓展】根据对比实验数据可知相同条件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或相同条件下，H₂O₂浓度越大，反应越快）进行解答；
【延伸】（1）根据CuSO₄可知硫酸铜的相对分子质量进行解答；
（2）根据氧元素的质量分数可以求出氧化铁的质量即可．

解答 解：【实验验证】实验二：把带火星的小木条深入试管中，小木条复燃，证明试管中有氧气生成，说明了Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率；
实验三：洗涤、干燥、称量，固体质量仍为wg，说明反应前后Fe₂O₃的质量保持不变；
【反思评价】实验二已证明Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率，实验三证明反应前后Fe₂O₃的质量保持不变；
根据催化剂的特点，要想证明Fe₂O₃是该反应的催化剂，还需证明Fe₂O₃的化学性质没有改变；
【拓展】分析表格数据可知：当双氧水浓度相同时，向其中加入等质量的二氧化锰和三氧化二铁，发现生成等量的氧气所需要的时间是不同的，加二氧化锰的双氧水产生氧气的速率快，
说明了相同条件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或其他条件相同的情况下，H₂O₂浓度越大，产生氧气的速率越快）．
【延伸】（1）根据CuSO₄可知硫酸铜的相对分子质量为：64+32+16×4=160；
（2）80gCuSO₄中铜氧元素的质量是：80g×$\frac{64}{160}$×100%=32g．
故答案为：
实验二 Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率；
实验三  Fe₂O₃的质量在化学反应前后没有发生改变；
【反思评价】Fe₂O₃的化学性质反应前后没有改变；
【拓展】相同条件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好；
【延伸】（1）160；
（2）32g．

点评 本题属于实验探究题，作此题时要理清思路，不要漏掉实验步骤．