Question

梁飞完成“寻找新的催化剂”实验探究课题时，发现生锈的铁钉加快H₂O₂的分解速率．
【提出问题】生锈的铁钉中，哪种物质能做H₂O₂分解的催化剂？与二氧化锰相比哪种物质更适合H₂O₂做分解的催化剂？
【提出猜想】猜想一：铁钉表面的Fe₂O₃是H₂0₂溶液分解反应的催化剂．
猜想二：小华同学：铁钉中的铁是H₂0₂分解的催化剂．

实验编号	操作步骤	实验现象
实验1	将带火星的木条伸入盛有10mL 5%的H2O2溶液的试管内，观察现象	木条不复燃
实验2	在盛有1克Fe2O3固体的试管中加入10mL5%的H2O2溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象．	有大量气泡产生，带火星的木条复燃
实验3	在盛有1克    的试管中加入10mL 5%的H2O2溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象．	木条不复燃

【分析与结论】
（1）设计“实验1”的目的是

 

．
（2）由上述实验可知，猜想

 

错误．
（3）一凡认为铁钉不是纯铁制造，她认为上述猜想不完善，还需验证

 

是否能加快H₂O₂的分解速率．
（4）进一步实验，梁飞同学将实验2得到的固液混合物采用

 

洗涤、干燥、称量，得到1克红色固体，由此她得出氧化铁是H₂O₂分解的催化剂的结论．一凡再次否认了梁飞的说法，你认为一凡的理由是

 

一凡补充了实验“将得到的红色固体加入10mL 5%的H₂O₂溶液，再将带火星的木条伸入试管内，发现带火星的木条复燃，终于得出了铁钉表面的Fe₂O₃是H₂O₂分解的催化剂的结论，该反应的化学方程式为

 

（如果你能正确回答下列问题，你将得到4分奖励，但本卷分不超过60分）
（5）老师提醒一凡，采用其他的方法，也能得到补充实验的实验目的，你认为老师提到的方法可能是

 

（6）请设计实验探究Fe₂O₃和MnO₂，哪种物质更适合做H₂O₂分解的催化剂？

Answer 1

考点：催化剂的特点与催化作用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：（1）对比试验中，控制唯一变量；
（2）根据实验3的实验现象作出结论；
（3）铁钉是铁碳合金，所以在证明铁钉能加快H₂O₂的分解速率时，还要考虑到碳是否也作为催化剂出现；
（4）要想证明氧化铁是该实验的催化剂，需要验证实验后，氧化铁的质量和化学性质是否发生了改变；
（5）为了检验氧化铁的化学性质是否改变，可以利用金属氧化物与酸反应的实验来证明；
（6）设计对比实验：通过比较H₂O₂分解的速率来判断哪一种催化剂更合适．

解答：解：（1）为了使实验结果更具有说服力，在制定计划、设置实验方案时要有对照实验．
故答案是：对比实验；
（2）为了验证铁钉中的铁是否是H₂0₂分解的催化剂．在盛有1克铁屑或铁粉的试管中加入10mL 5%的H₂O₂溶液，再将带火星的木条伸入试管内，没有现象发生，说明该实验中没有氧气产生．所以该猜想错误；
故答案是：二；
（3）铁钉是铁碳合金，所以在该实验中也应该考虑到碳元素是否也是催化剂．
故答案是：碳；
（4）梁飞同学将实验2得到的固液混合物采用 过滤、洗涤、干燥、称量，得到1克红色固体，与反应前所加固体质量一样，即氧化铁的质量不变，但是没有证明氧化铁的化学性质是否改变，所以不能确定氧化铁是否是该实验中的催化剂．
H₂O₂在Fe₂O₃作为催化剂的情况下分解为H₂O和O₂．其反应方程式为：2H₂O₂

Fe2O3  .

2H₂O+O₂↑
故答案是：来证明氧化铁的化学性质不变；2H₂O₂

Fe2O3  .

2H₂O+O₂↑；
（5）为了验证氧化铁的化学性质是否改变，即实验2中过滤出的红色固体是否是氧化铁，可以利用稀硫酸或稀盐酸进行验证：在红色固体中加足量的稀盐酸（或稀硫酸），若固体溶解，得到红色溶液，证明固体是氧化铁．
故答案是：在红色固体中加足量的稀盐酸（或稀硫酸），若固体溶解，得到红色溶液，证明固体是氧化铁；
（6）相同温度下，分别在两支装有10mL的H₂O₂溶液的试管中各加入1克Fe₂O₃和MnO₂，比较产生气体速率的快慢．

点评：解答这类题目时，首先，要理解和熟记催化剂的特点和催化作用等，以及其中涉及到的“影响化学反应速率的因素探究”、“实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素”等方面的知识；然后，根据所给的实验、问题情景，结合所学的相关知识和技能，联系起来细心地探究、推理后，按照题目要求进行选择或解答即可．