Question

3．某化学探究小组以“寻找过氧化氢分解新的催化剂”为课题，开展了下列实验．
【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
分别量取5mL 5%过氧化氢溶液放入A、B　两支试管中，向A试管中加入a g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试管中产生较多气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象
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
将实验II中的剩余物过滤（填操作名称），并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量	所得固体质量仍为a g
分别量取5mL 5%过氧化氢溶液放入C、D　两支试管中，向C试管中加入a g氧化铁粉末，向D试管中加入a g二氧化锰粉末	D试管中产生气泡的速率更快

【实验结论】
（1）实验II、III证明：氧化铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂．
（2）请写出二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
【实验评价】
（3）实验设计Ⅳ的目的是氧化铁与二氧化锰哪一个更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；
（4）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二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂．
【实验拓展】
（5）查阅资料得知，CuO、CuSO₄、猪肝、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B．
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．
（6）实验创新是中学生最为重要的科学素养，如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”（点燃橡胶塞上捧香后，塞紧干燥管并将其竖立，观察到带火星的棒香立即复燃）

该创新实验的优点有操作简便，材料易得，趣闻性强（写一条即可）

Answer 1

分析 （1）根据实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂进行解答；
（2）根据氧化铁催化过氧化氢分解生成水和氧气进行解答；
（3）二氧化锰也能做过氧化氢分解生成氧气的催化剂，所以设计实验Ⅳ的目的是氧化铁与二氧化锰哪一个更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂
（4）根据若实验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二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂进行解答；
【实验拓展】根据催化剂的含义进行解答．

解答 解：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a g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试管中不再有气泡产生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次实验，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，并将所得虑渣进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为a g．
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a g氧化铁粉末，向D试管中加入a g二氧化锰粉末，观察现象．	都产生气泡，D试管中产生气泡比C试管中产生气泡速率大

故填：过滤；
【实验结论】（1）实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；故填：质量；化学性质；
（2）氧化铁催化过氧化氢分解生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故填：2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【实验评价】（1）二氧化锰也能做过氧化氢分解生成氧气的催化剂，所以设计实验Ⅳ的目的是氧化铁与二氧化锰哪一个更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；故填：氧化铁与二氧化锰哪一个更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；
（2）若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；故填：二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；
【实验拓展】
A．MnO₂不只能作为氧化氢溶液分解的催化剂，还可以作其他反应的催化剂，故A错误；
B．根据题目的信息可知同一个化学反应可以有多种催化剂，故B正确；
C．催化剂不只是加快化学反应的速率，还能减慢化学反应的速率，故C错误；
D．用作催化剂的物质可能是其它反应的反应物或生成物，例如二氧化锰是高锰酸钾受热分解制氧气的生成物，故D错误．
故选：B．
（6）该创新实验操作简便，材料易得，趣闻性强；
故答案为：（1）质量；化学性质；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;氧化铁\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）氧化铁与二氧化锰哪一个更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；
（4）二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂．
（5）B；
（6）操作简便，材料易得，趣闻性强；

点评 此题考查了催化剂的特点与催化作用，以及实验室中制取氧气的反应原理来解答此题，锻炼了学生分析问题解决问题能力．