Question

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：
【提出问题】生锈的铁钉中，哪种物质能做H₂O₂分解的催化剂？与二氧化锰相比哪种物质更适合H₂O₂做分解的催化剂？
【提出猜想】猜想一：林菲同学：铁钉表面的Fe₂O₃是H₂0₂溶液分解反应的催化剂．
猜想二：小华同学：铁钉中的铁是H₂0₂分解的催化剂．

实验编号	操作步骤	实验现象
实验1	将带火星的木条伸入盛有10mL 5%的H2O2溶液的试管内，观察现象	木条不复燃
实验2	在盛有1克Fe2O3固体的试管中加入10mL5%的H2O2溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象．	有大量气泡产生，带火星的木条复燃
实验3	在盛有1克   的试管中加入10mL 5%的H2O2溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象．	木条不复燃

【分析与结论】
（1）设计“实验1”的目的是

 

．
（2）由上述实验可知，猜想

 

错误．实验（2）反应的化学方程式为

 

．
（3）同学们讨论后认为，林菲同学的“实验2”还不能够确切的证明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧
气的催化剂，理由是：

 

．
（4）小华通过仔细观察发现“实验3”中一直没有变化的试管，过了一段时间后试管中也出现了气体，小华觉得很奇怪，你能猜想其中的原因吗？

 

（5）请设计实验探究Fe₂O₃和MnO₂，哪种物质更适合做H₂O₂分解的催化剂？

 

．

Answer 1

考点：催化剂的特点与催化作用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

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）对比试验；（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）设计“实验1”的目的是与实验2形成对比．
（2）生锈铁钉的组成主要是：氧化铁和铁．假设一：林菲同学：铁钉表面的Fe₂O₃是H₂0₂溶液分解反应的催化剂．．假设二：小华同学：铁钉中的铁是H₂0₂分解的催化剂．反应的化学方程式为：2H₂O₂

氧化铁  .

2H₂O+O₂↑
（3）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．
（4）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；
（5）在盛有1克MnO₂固体的试管中加入10mL5%的H₂O₂溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象与实验2比较．
故答案为：（1）与实验2形成对比．
（2）铁；2H₂O₂

氧化铁  .

2H₂O+O₂↑；

（3）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；
 （4）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．
（5）在盛有1克MnO₂固体的试管中加入10mL5%的H₂O₂溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象

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．