Question

課本“分解過氧化氫制氧氣的反應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，觀察現象。                                                                                              A試管中產生氣泡，帶火星木條復燃，B試管中無明顯現象

Ⅱ．待A試管中沒有現象發生時，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復多次試驗，觀察現象。   試管中均產生氣泡，帶火星木條均復燃

Ⅲ．將實驗Ⅱ中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質量仍為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，觀察現象。                                                                                                                  

【實驗結論】

（1）A中產生的氣體是              。

（2）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的            和              在反應前后均沒有發生變化，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式                           。

【實驗評價】

(1)實驗設計Ⅳ的目的是                                           。

(2)若實驗Ⅳ觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是        。

【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．同一個化學反應可以有多種催化劑

C．催化劑只能加快化學反應的速率

D．用作催化劑的物質不可能是其他反應的反應物或生成物

（2）實驗創新是中學生最為重要的科學素養。下圖是某學校的師生對“MnO₂催化H₂O₂溶液分解實驗裝置的創新設計”，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)質量分數為5%的H₂O₂加入干燥管的球泡內，再用藥匙取0．2gMnO₂粉末，加在干燥管的進氣管的管壁上。

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燃。

 

對該創新實驗的評價，你認為不合理的是          （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．反應速度太慢，耽誤時間

D．實驗現象明顯，整個裝置好似點燃的燈塔，趣味性強

 

Answer 1

【答案】

【實驗結論】

（1）O₂。（2）質量和化學性質

（3）略

【實驗評價】

（1）比較氧化鐵與二氧化錳的催化效果

（2）二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【實驗拓展】

（1）B。（2）B、C

【解析】

試題分析：（1）A中產生的氣體能使帶火星木條復燃，說明是氧氣；

（2）判斷一種物質是否是某反應的催化劑，要看它是否具備催化劑的特征，即“一變二不變”：能否改變反應的速率；反應前后本身的質量，是否改變；本身的化學性質是否改變。通過Ⅱ、Ⅲ可知氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發生變化，可以作過氧化氫溶液分解的催化劑。

(3）H₂O₂------H₂ O+O₂

【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，那它就的該反應的催化劑。其中“一變”指的是改變物質反應的速率，“改變”包括加快和減慢兩個方面；催化劑可能是其他反應的反應物或生成物，如二氧化錳，同一個化學反應可以有多種催化劑如該實驗，但很多物質不是特定的催化劑，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)質量分數為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燃，說明反應速度很快，C錯誤；

考點：催化劑的性質