Question

某校化學興趣小組將用剩的過氧化氫溶液倒入放有生銹鐵釘的廢液缸中，發現產生了大量的氣泡，經檢驗此氣體為氧氣．根據學過的知識初步判斷，是生銹鐵釘中的某種物質加快了過氧化氫的分解，那么究竟是哪種物質加快了過氧化氫的分解速率？請你參與他們的研究，分享和體驗探究實驗的快樂．
[猜想與假設]
甲同學：鐵釘表面的氧化鐵加快了H₂O₂的溶液分解．
乙同學：鐵釘里的    加快了H₂O₂的溶液分解．
[設計方案和實驗]完成下列表格

實驗方案	實驗現象	結論
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入2g 氧化鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現象．		甲同學結論成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入    粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現象．	無現象	乙同學結論    ．（填“成立”或“不成立”）

[討論交流]丙同學認為“方案一”只能說明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說Fe₂O₃就一定是催化劑．你是否支持丙同學的觀點？    ，如果要證明氧化鐵是催化劑，就要設計一個實驗來證明，這個實驗的設計原理是    ．
（提示：下面小題若答對將獎勵4分，但化學總分不超過60分．）
[反思與評價]丁同學仔細觀察“方案二”中一直沒有現象的試管，過了一段時間后發現試管中也產生了氣體，丁同學對此現象進行深入思考和分析，得出可能的原因，你能想出其中的原因嗎？    ．

Answer 1

【答案】分析：此題涉及到“尋找新的催化劑”，將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中探究過氧化氫溶液的分解速率，通過[猜想與假設]，再利用[設計方案和實驗]，經過[設計方案和實驗]的實驗過程及現象得出結論，再經過[討論交流]，知氧化碳能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質不能做其反應的催化劑，最后通過[反思與評價]對實驗中出現的現象進行分析．
解答：解：[猜想與假設]生銹鐵釘的組成主要是：氧化鐵和鐵．甲同學猜想：鐵釘表面的氧化鐵加快了H₂O₂的溶液分解，因此乙同學：鐵釘里的鐵加快了H₂O₂的溶液分解．
故答案是：鐵；
[設計方案和實驗]方案一：因甲同學結論成立，所以實驗現象為有大量氣泡產生，帶火星木條復燃；
方案二：根據乙同學的猜想可知，應向盛有10mL 5% H₂O₂溶液的試管中加入鐵粉；沒有現象說明乙同學結論不成立；[討論交流]
“方案一”只能說明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說Fe₂O₃就一定是催化劑，因為催化劑除了改變反應的速率之外，它的化學性質和質量在反應前后必須不變；如果要證明氧化鐵是催化劑，還需要設計實驗驗證Fe₂O₃在反應前后質量和化學性質是否改變；
[反思與評價]“方案二”中一直沒有現象的試管，過了一段時間后發現試管中也產生了氣體，原因可能是：可能是鐵定中的鐵單質被過氧化氫氧化變成氧化鐵，而后氧化鐵再去催化過氧化氫溶液分解；或可能是鐵定中的炭被過氧化氫氧化而后其產物再去催化過氧化氫溶液分解．
故答案為：
【猜想與假設】鐵；
【設計方案和實驗】有大量氣泡產生，帶火星木條復燃；鐵；不成立；
【討論交流】支持；設計實驗驗證Fe₂O₃在反應前后質量和化學性質是否改變；
【反思與評價】可能是鐵被過氧化氫溶液氧化成氧化鐵，后來氧化鐵催化過氧化氫溶液分解或可能是鐵釘中碳被過氧化氫溶液氧化，其產物催化過氧化氫溶液分解．
點評：本題的思路很明確，就是驗證氧化鐵對過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實驗的步驟按部就班的完成．