题目内容


小丽同学在一次课外实验时,将过氧化氢(H2O2)溶液与氧化铁(Fe2O3)粉末混合,发现有大量气泡产生.她联想到二氧化锰(MnO2)可作为H2O2分解的催化剂,那么,Fe2O3能否作为H2O2分解的催化剂呢?请你一起参与探究,并填写下列空白.

【猜想】Fe2O3能否作为H2O2分解的催化剂.

【实验验证】小丽同学一次设计了三个实验

实验一  取一定量的H2O2溶液于试管中,观察到有极少量气泡产生,伸入带火星的木条,观察到木条没有复燃,说明H2O2溶液常温下分解缓慢.

实验二  在实验一的试管中加入wg Fe2O3粉末,有大量气泡产生,然后伸入带火星的木条,观察到木条复燃,说明  .

实验三  待反应结束后,将试管里的不溶物滤出,并洗涤、干燥、称量,固体质量仍为wg,说明  .

【实验结论】小丽同学认为,Fe2O3粉末可以作为H2O2分解的催化剂.

【反思评价】小江同学认为要证明小丽同学的结论正确,仅做这三个实验还不充分,需要补充一个探究实验,探究  .(不必写出具体的实验操作步骤)

【拓展】下表是同学们探究影响H2O2分解因素时所记录的部分数据:

用足量等体积H2O2溶液制取相同体积O2所需时间

浓度

时间/min

催化剂

30% H2O2

溶液

15% H2O2

溶液

5% H2O2

溶液

加入wg MnO2

0.2

0.8

2.0

加入wg Fe2O3

7.0

9.0

16.0

通过对表格中的数据进行分析,你能得出的结论是  .

【延伸】小明同学看到Fe2O3也能做H2O2分解的催化剂,还联想到一种蓝色的CuSO4溶液也能做H2O2分解的催化剂,请你继续解决以下问题:

(1)请写出过氧化氢和硫酸铜溶液混合制氧气的文字或者符号表达式  ;

(2)CuSO4的相对分子质量  ,其中硫元素和氧元素的质量比  .

(3)80g CuSO4与多少克MnO2含有相等质量的氧元素?(写出计算过程,结果保留一位小数)


考点:

催化剂的特点与催化作用;相对分子质量的概念及其计算;元素质量比的计算;化合物中某元素的质量计算;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:

【实验验证】根据催化剂的特点去分析该题,催化剂的特点:催化剂只改变反应速率,但本身的质量和化学性质不变进行解答;

【拓展】根据对比实验数据可知相同条件下,MnO2的催化效果比Fe2O3好(或相同条件下,H2O2浓度越大,反应越快)进行解答;

【延伸】(1)首先根据反应原理找出反应物、生成物、反应条件,根据化学方程式的书写方法、步骤进行书写;

(2)根据CuSO4可知硫酸铜的相对分子质量进行解答;

(3)根据氧元素的质量分数可以求出氧化铁的质量即可.

解答:

解:【实验验证】实验二:把带火星的小木条深入试管中,小木条复燃,证明试管中有氧气生成.说明了Fe2O3能加快H2O2的分解速率

实验三:洗涤、干燥、称量,固体质量仍为wg,说明反应前后Fe2O3的质量保持不变;

【反思评价】实验二已证明Fe2O3能加快H2O2的分解速率,实验三证明反应前后Fe2O3的质量保持不变,

根据催化剂的特点,要想证明Fe2O3是该反应的催化剂,还需证明Fe2O3的化学性质没有改变.

【拓展】分析表格数据可知:当双氧水浓度相同时,向其中加入等质量的二氧化锰和三氧化二铁,发现生成等量的氧气所需要的时间是不同的,加二氧化锰的双氧水产生氧气的速率快,

说明了相同条件下,MnO2的催化效果比Fe2O3好(或其他条件相同的情况下,H2O2浓度越大,产生氧气的速率越快.

【延伸】(1)过氧化氢在硫酸铜的催化作用下生成水和氧气,反应的化学方程式为:2H2O2H2O+O2↑;文字表达式是:过氧化氢水+氧气.

(2)根据CuSO4可知硫酸铜的相对分子质量=64+32+16×4=160;根据化合物中各元素质量比=各元素的相对原子质量×原子个数之比,其中硫元素和氧元素的质量比:32:(16×4)=1:2.

(3)设与80gCuSO4含有相等质量的氧元素的MnO2的质量为x.

80g×=x×

x=87g

答:80gCuSO4与87gMnO2含有相等质量的氧元素.

故答案为:实验二 Fe2O3能加快H2O2的分解速率;实验三  Fe2O3的质量在化学反应前后没有发生改变.

【反思评价】Fe2O3的化学性质在反应前后不变;

【拓展】相同条件下,MnO2的催化效果比Fe2O3好(或相同条件下,H2O2浓度越大,反应越快);

【延伸】(1)2H2O2H2O+O2↑(过氧化氢水+氧气).

(2)160; 

(3)80gCuSO4与87gMnO2含有相等质量的氧元素.

点评:

此题属于实验探究题,作此题时要理清思路,不要漏掉实验步骤.


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