Question

8．甲同學在用雙氧水制取氧氣時，誤把Fe₂O₃粉末當成MnO₂放入雙氧水中，發現也有大量氣泡產生．他意識到這個錯誤后，聯想到MnO₂可作為H₂O₂分解的催化劑，那么Fe₂O₃能否作為H₂O₂分解的催化劑呢？
請你一起參與探究，并填寫下列空白．
【猜想】Fe₂O₃能作為H₂O₂分解的催化劑．
【實驗驗證】甲同學依次設計了三個實驗：
實驗一：取一定量的H₂O₂溶液于試管中，觀察到有極少量氣泡產生，
伸入帶火星的木條，沒有復燃．說明H₂O₂溶液常溫下產生氧氣速度慢．
實驗二：在實驗一的試管中加入W g Fe₂O₃粉末，有大量氣泡產生，然后伸入帶火星的木條，木條復燃．說明氧化鐵加快了過氧化氫分解的速度．
實驗三：待反應結束后，將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質量仍為Wg．說明反應前后氧化鐵質量不變．
【實驗結論】甲同學認為，Fe₂O₃粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．寫出該反應的文字表達式過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣．
【反思評價】乙同學認為要證明甲同學的結論正確，僅做這三個實驗還不充分，需要再補充一個探究實驗．該實驗是探究反應前后氧化鐵的化學性質不變．
【拓展】下表是丙同學探究影響H₂O₂分解因素時所記錄的部分數據，通過對數據的分析，你能得出的結論是相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產生氧氣的速率越快），
用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需的時間：

濃度 時間（min） 催化劑	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入W g MnO2	0.2	0.8	2.0
加入W g Fe2O3	7.0	9.0	16.0

Answer 1

分析 【實驗驗證】根據過氧化氫溶液中伸入帶火星的木條，沒有復燃，說明產生氧氣速度慢，加入氧化鐵后，帶火星木條復燃，說明氧化鐵加快了反應速度；
【實驗結論】根據反應物，生成物書寫文字表達式；
【反思評價】催化劑在反應前后本身質量和化學性質都不變，所以不僅考慮反應前后氧化鐵質量不變，還需要考慮化學性質；
【拓展】根據對比實驗數據可知相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或相同條件下，H₂O₂濃度越大，反應越快）進行解答．

解答 解：【實驗驗證】在實驗一的試管中過氧化氫溶液中伸入帶火星的木條，沒有復燃，說明產生氧氣速度慢；實驗二中加入Wg 氧化鐵粉末，有大量氣泡產生，然后伸入帶火星的木條，木條復燃，說明加入氧化鐵后產生氧氣的速度加快了很多，說明氧化鐵加快了過氧化氫分解的速度；實驗三將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質量仍為Wg，說明了反應前后氧化鐵質量不變；
【實驗結論】氧化鐵粉末可以作為過氧化氫分解的催化劑．該反應文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【反思評價】催化劑在反應前后本身質量和化學性質都不變，所以不僅考慮反應前后氧化鐵質量不變，還需要考慮化學性質是否改變；
【拓展】分析表格數據可知：當雙氧水濃度相同時，向其中加入等質量的二氧化錳和三氧化二鐵，發現生成等量的氧氣所需要的時間是不同的，加二氧化錳的雙氧水產生氧氣的速率快；
故答案為：【實驗驗證】實驗一：產生氧氣速度慢；
實驗二：氧化鐵加快了過氧化氫分解的速度；
實驗三：反應前后氧化鐵質量不變；
【實驗結論】過氧化氫$\stackrel{氧化鐵}{→}$水+氧氣；
【反思評價】探究反應前后氧化鐵的化學性質不變；
【拓展】相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產生氧氣的速率越快）．

點評 解答本題關鍵是要知道催化劑在反應前后本身質量和化學性質都不變，催化劑一定能加快反應速度．