Question

逻辑推理是化学学习常用的思维方法．某校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：
（1）提出问题：什么物质是该反应催化剂？
（2）设猜想与假设：下面是组内两位同学所作的猜想，请你完成小华的猜想．
假设一：小芳同学：铁钉表面的氧化铁是H₂0₂溶液分解反应的催化剂．
假设二：小华同学：铁钉里的

 

是H₂0₂溶液分解反应的催化剂．
（3）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．		反应的化学方程式为：   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   ，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   （填“成立”或“不成立”）

（4）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：

 

．
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：

 

．
（5）反思与评价：
小强通过仔细观察发现“实验Ⅱ”中一直没有现象的试管，过了一段时间后试管中也出现了气体，小强觉得很奇怪，你能猜想其中的原因吗？

 

．

Answer 1

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，知氧化碳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：（1）围绕提出问题，探究什么物质是该反应的催化剂．
    （2）设猜想与假设：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H₂0₂溶液分解反应的催化剂．假设二：小华同学：铁钉里的“铁”是H₂0₂溶液分解反应的催化剂．故答案是：铁（或铁单质）
   （3）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．	带火星的木条复燃	反应的化学方程式为： 2H2O2 氧化铁 . . 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，加入铁单质，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．

（4）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．
实验步骤、实验现象及结论，由（3）知：等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有变．
    （5）反思与评价：小强通过仔细观察发现“实验Ⅱ”中一直没有现象的试管，过了一段时间后试管中也出现了气体，小强觉得很奇怪，其中的原因是：答案Ⅰ：可能是铁定中的铁单质被过氧化氢氧化变成氧化铁，而后氧化铁再去催化过氧化氢溶液分解；答案Ⅱ：可能是铁定中的炭被过氧化氢氧化而后其产物再去催化过氧化氢溶液分解．
故答案为：
  （2）铁
  （3）

实验操作	实验现	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．	带火星的木条复燃	反应的化学方程式为： 2H2O2 氧化铁 . . 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，加入铁单质铁单质，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．

（4）还要验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变；等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有变；
 （5）答案Ⅰ：可能是铁定中的铁单质被过氧化氢氧化变成氧化铁，而后氧化铁再去催化过氧化氢溶液分解；答案Ⅱ：可能是铁定中的炭被过氧化氢氧化而后其产物再去催化过氧化氢溶液分解．

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．