Question

课本“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。

【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，其催化效果如何?

【实验探究】

实验步骤                                                                                                               实验现象

Ⅰ．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。                                                                                              A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象

Ⅱ．待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次试验，观察现象。   试管中均产生气泡，带火星木条均复燃

Ⅲ．将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag。        

Ⅳ．分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中，向C试管中加入ag氧化铁粉末，向D试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象。                                                                                                                  

【实验结论】

（1）A中产生的气体是              。

（2）实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁的            和              在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。

（3）写出氧化铁催化过氧化氢溶液分解的符号表达式                           。

【实验评价】

(1)实验设计Ⅳ的目的是                                           。

(2)若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是        。

【实验拓展】

（1）查阅资料得知：CuO、CuSO₄、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是               （填序号）。

A．MnO₂只能作过氧化氢溶液分解的催化剂

B．同一个化学反应可以有多种催化剂

C．催化剂只能加快化学反应的速率

D．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物

（2）实验创新是中学生最为重要的科学素养。下图是某学校的师生对“MnO₂催化H₂O₂溶液分解实验装置的创新设计”，实验过程如下：

①将一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3ml(密度为1g/ml)质量分数为5%的H₂O₂加入干燥管的球泡内，再用药匙取0．2gMnO₂粉末，加在干燥管的进气管的管壁上。

②点燃橡胶塞上棒香后，塞紧干燥管并将其竖立，观察到带火星的棒香立即复燃。

 

对该创新实验的评价，你认为不合理的是          （填序号）。

A．实验中所用的仪器、材料及药品均易得到

B．实验使用的药品用量太大

C．反应速度太慢，耽误时间

D．实验现象明显，整个装置好似点燃的灯塔，趣味性强

 

Answer 1

【答案】

【实验结论】

（1）O₂。（2）质量和化学性质

（3）略

【实验评价】

（1）比较氧化铁与二氧化锰的催化效果

（2）二氧化锰的催化效果比氧化铁好

【实验拓展】

（1）B。（2）B、C

【解析】

试题分析：（1）A中产生的气体能使带火星木条复燃，说明是氧气；

（2）判断一种物质是否是某反应的催化剂，要看它是否具备催化剂的特征，即“一变二不变”：能否改变反应的速率；反应前后本身的质量，是否改变；本身的化学性质是否改变。通过Ⅱ、Ⅲ可知氧化铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。

(3）H₂O₂------H₂ O+O₂

【实验评价】两支试管都是量取5mL5%过氧化氢溶液，但加入的催化剂不同，所以是比较氧化铁与二氧化锰的催化效果；实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，说明二氧化锰的催化效果比氧化铁好。

【实验拓展】（1）只有具备“一变二不变” 的特征，那它就的该反应的催化剂。其中“一变”指的是改变物质反应的速率，“改变”包括加快和减慢两个方面；催化剂可能是其他反应的反应物或生成物，如二氧化锰，同一个化学反应可以有多种催化剂如该实验，但很多物质不是特定的催化剂，如二氧化锰可以是催化剂也可以是高锰酸钾分解的生成物。

（2）只需要3ml(密度为1g/ml)质量分数为5%的H₂O₂ ，药品用量很少，B错误；点燃橡胶塞上棒香后，塞紧干燥管并将其竖立，观察到带火星的棒香立即复燃，说明反应速度很快，C错误；

考点：催化剂的性质