Question

6．学习了MnO₂对过氧化氢分解有催化作用的知识后．某同学想：Fe₂O₃能否起到类似MnO₂的催化剂作用呢？于是进行了以下探究．
【猜想】Ⅰ．Fe₂O₃是反应的催化剂，反应前后质量和化学性质都不变；
Ⅱ．Fe₂O₃参与反应产生O₂，反应前后质量和化学性质发生了改变；
Ⅲ．Fe₂O₃不是催化剂、也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变．
【查阅资料】Fe₂O₃属于碱性氧化物，能够与稀盐酸反应生成氯化铁；氯化铁溶液显棕黄色．
【实验】用天平称量 0.3gFe₂O₃，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验：

（1）填写下表：

步骤③现象	步骤⑥结果	步骤⑦现象	结论
有气泡放出，带火星的木条复燃．	Fe2O3质量仍为0.3g（或固体质量仍为0.3g）	溶液中有气泡放出， 带火星木条复燃	猜想I成立； 猜想II、III不成立．

（2）步骤①的目的是与步骤③对比，检验加入Fe₂O₃前后H₂O₂的分解速度有无变化．
（3）步骤④需用到的实验仪器有：铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒．
（4）过氧化氢能被Fe₂O₃催化分解放出O₂的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【拓展】
（i）要探究步骤⑤做过催化剂的Fe₂O₃其它化学性质，还应补做的实验是用稀盐酸（或稀硫酸）溶解固体，观察是否生成棕黄色溶液（写一种）．
（ii）该同学为了探究Fe₂O₃的用量对H₂O₂分解速率的影响．每次均用30mL 10%的H₂O₂溶液，使用不同质量的Fe₂O₃作催化剂，测定每次收集到500mL O₂所用的时间．结果如图（其他实验条件相同）：
由图可知，Fe₂O₃的用量对H₂O₂分解速率影响的规律是
①在一定范围内，MnO₂的用量越大，H₂O₂分解速率越快；
②Fe₂O₃的用量超出一定范围后，其用量再增大，反应速率不再继续加快．

Answer 1

分析 【猜想】根据催化剂的定义回答．
【实验】（1）根据氧化铁对过氧化氢的分解有催化作用回答③现象；根据催化剂的定义和特点回答⑥⑦结果；根据催化剂的定义和特点回答现象．
（2）根据对比实验的探究方法回答．
（3）根据过滤操作所需仪器来分析；
（4）根据信息结合化学方程式的书写分析；
【拓展】
（i）根据金属氧化物的性质来分析；
（ii）根据二氧化锰的用量和收集等体积氧气所用时间的长短分析解答．

解答 解：【猜想】I．催化剂的特点是“一变，两不变”，即反应速率变，质量和化学性质不变；故填：质量和化学性质都不变；
【实验】（1）氧化铁对过氧化氢的分解有催化作用，能加快其分解速率生成氧气的速率，故现象是有气泡，带火星的木条复燃；催化剂的特点是“一变，两不变”，反应前后其质量不变，所以氧化铁的质量仍为0.3g，即步骤⑥、⑦的结果中的氧化铁的质量不变；催化剂的特点是“一变，两不变”，其中反应速率改变，这里是加快，所以步骤⑦的现象是溶液中有气泡放出，带火星的木条复燃．故填：有气泡放出；Fe₂O₃质量仍为0.3g（或固体质量仍为0.3g）；带火星木条复燃；
（2）步骤①的目的是与步骤③对比，检验加入Fe₂O₃前后H₂O₂的分解速度有无变化；故填：与步骤③对比，检验加入Fe₂O₃前后H₂O₂的分解速度有无变化；
（3）过滤操作中需要的仪器是铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯、玻璃棒；故填：玻璃棒；
玻璃棒（答实验用品“滤纸”不给分）
（4）过氧化氢在氧化铁的催化作用下生成水和氧气；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【拓展】（i）氧化铁是一种金属氧化物能与酸反应生成黄色的铁盐溶液；故填：用稀盐酸（或稀硫酸）溶解固体，观察是否生成棕黄色溶液；
（ii）据二氧化锰的用量和收集等体积氧气所用时间的长短的图象可知：反应中二氧化锰的质量在0.1g～0.7g之间时，用量越大，过氧化氢的分解速率越快，当二氧化锰的用量超过0.7g时，反应速率速率不再随二氧化锰的用量增加而加快；故填：在一定范围内，MnO₂的用量越大，H₂O₂分解速率越快．

点评 催化剂、催化作用是初中重要基本概念之一，是考查的重点和热点，主要考查对催化剂、催化作用概念的理解，对催化效率影响因素的探究等．