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5mL 5%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5mL 5%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

分析：【實驗結論】（1）根據氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復燃進行解答；
（2）根據實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑進行解答；
（3）根據氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣進行解答；
【實驗評價】（1）根據二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進行解答；
（2）根據若實驗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二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進行解答；
【實驗拓展】（1）根據催化劑的含義進行解答；
（2）評價要實事求是，不能隨便亂說，實驗使用的藥品用量不算大；反應速度不慢．

解答：解：【實驗結論】（1）氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復燃，所以有實驗現象A試管中產生氣泡，帶火星木條復燃，可知A中產生的氣體是氧氣；故填：氧氣；
（2）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質量和化學性質在反應前后均沒有發生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；故填：質量；化學性質；
（3）氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣，化學方程式為：2H₂O₂

三氧化二鐵  .

2H₂O+O₂↑；
故填：2H₂O₂

三氧化二鐵  .

2H₂O+O₂↑；
【實驗評價】（1）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設計實驗Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：氧化鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（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二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實驗拓展】A．MnO₂不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應的催化劑，故A錯誤；
B．根據題目的信息可知同一個化學反應可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學反應的速率，還能減慢化學反應的速率，故C錯誤；
D．用作催化劑的物質可能是其它反應的反應物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯誤．
故選：B；
（2）評價要實事求是，不能隨便亂說，實驗使用的藥品用量不算大；反應速度不慢．故答案為：BC．

點評：此題考查了催化劑的特點與催化作用，以及實驗室中制取氧氣的反應原理來解答此題，鍛煉了學生分析問題解決問題能力．