Question

8．甲同学在用双氧水制取氧气时，误把Fe₂O₃粉末当成MnO₂放入双氧水中，发现也有大量气泡产生．他意识到这个错误后，联想到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能作为H₂O₂分解的催化剂．
【实验验证】甲同学依次设计了三个实验：
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，没有复燃．说明H₂O₂溶液常温下产生氧气速度慢．
实验二：在实验一的试管中加入W g Fe₂O₃粉末，有大量气泡产生，然后伸入带火星的木条，木条复燃．说明氧化铁加快了过氧化氢分解的速度．
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．说明反应前后氧化铁质量不变．
【实验结论】甲同学认为，Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂．写出该反应的文字表达式过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气．
【反思评价】乙同学认为要证明甲同学的结论正确，仅做这三个实验还不充分，需要再补充一个探究实验．该实验是探究反应前后氧化铁的化学性质不变．
【拓展】下表是丙同学探究影响H₂O₂分解因素时所记录的部分数据，通过对数据的分析，你能得出的结论是相同条件下，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），
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间：

浓度 时间（min） 催化剂	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入W g MnO2	0.2	0.8	2.0
加入W g Fe2O3	7.0	9.0	16.0

Answer 1

分析 【实验验证】根据过氧化氢溶液中伸入带火星的木条，没有复燃，说明产生氧气速度慢，加入氧化铁后，带火星木条复燃，说明氧化铁加快了反应速度；
【实验结论】根据反应物，生成物书写文字表达式；
【反思评价】催化剂在反应前后本身质量和化学性质都不变，所以不仅考虑反应前后氧化铁质量不变，还需要考虑化学性质；
【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．

解答 解：【实验验证】在实验一的试管中过氧化氢溶液中伸入带火星的木条，没有复燃，说明产生氧气速度慢；实验二中加入Wg 氧化铁粉末，有大量气泡产生，然后伸入带火星的木条，木条复燃，说明加入氧化铁后产生氧气的速度加快了很多，说明氧化铁加快了过氧化氢分解的速度；实验三将试管里的不溶物滤出，并洗涤、干燥、称量，固体质量仍为Wg，说明了反应前后氧化铁质量不变；
【实验结论】氧化铁粉末可以作为过氧化氢分解的催化剂．该反应文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气；
【反思评价】催化剂在反应前后本身质量和化学性质都不变，所以不仅考虑反应前后氧化铁质量不变，还需要考虑化学性质是否改变；
【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；
故答案为：【实验验证】实验一：产生氧气速度慢；
实验二：氧化铁加快了过氧化氢分解的速度；
实验三：反应前后氧化铁质量不变；
【实验结论】过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气；
【反思评价】探究反应前后氧化铁的化学性质不变；
【拓展】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）．

点评 解答本题关键是要知道催化剂在反应前后本身质量和化学性质都不变，催化剂一定能加快反应速度．