Question

1．某化学研究性学习小组在做“寻找新的催化剂”课题时，发现将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中，也可以加快过氧化氢的分解速率．于是，他们对此展开探究：
【提出问题】什么物质是该反应催化剂？
【猜想与假设】：下面是组内两位同学所作的猜想，请你完成小华的猜想．
小芳同学：铁钉表面的铁锈（氧化铁）是过氧化氢溶液分解反应的催化剂．
小华同学：铁钉里的铁是过氧化氢溶液分解反应的催化剂．
【实验与结论】

实验操作	实验现象	实验结论
实验I：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	产生大量的气泡，带火星的木条复燃	反应的符号表达式为：2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑假设一成立
实验Ⅱ：取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入用砂纸打磨光亮的铁钉（或适量铁粉），并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	无现象	假设二不成立（填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】同学们讨论后认为，小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，理由是：该实验只验证了氧化铁改变了过氧化氢分解的速率，并未验证其在反应前后的质量和化学性质未发生改变．
请你设计实验（写出实验步骤、实验现象及结论）证明其中的某一点理由：

实验操作	实验现象	实验结论

Answer 1

分析 此题涉及到“寻找新的催化剂”，将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中探究过氧化氢溶液的分解速率，通过（1）步提出的问题再利用（2）步的猜想与假设，经过（3）步的实验过程及现象得出结论，再经过（4）步的讨论交流，知氧化铁能做过氧化氢溶液的催化剂，而铁单质不能做其反应的催化剂．

解答 解：【猜想与假设】生锈铁钉的组成主要是：氧化铁和铁，假设一：小芳同学：铁钉表面的“氧化铁”是H₂O₂溶液分解反应的催化剂；假设二：小华同学：铁钉里的“铁”是H₂O₂溶液分解反应的催化剂；故填：铁；
【实验与结论】】

实验操作	实验现象	实验结论
实验Ⅰ：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10 mL5%的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	产生大量的气泡，带火星的木条复燃	反应的符号表达式为： 2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑ 假设一成立
实验Ⅱ：取10 mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入用砂纸打磨光亮的铁钉（或适量铁粉），并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	无现象	假设二不成立．

故答案为：产生大量的气泡，带火星的木条复燃；2H₂O₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；用砂纸打磨光亮的铁钉（或适量铁粉）；不成立；
【讨论交流】同学们讨论后认为，小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，理由是：还要验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变．故填：该实验只验证了氧化铁改变了过氧化氢分解的速率，并未验证其在反应前后的质量和化学性质未发生改变（合理即可）；
可设计实验探究氧化铁的化学性质是否发生改变，即对过氧化氢的分解是否仍然具有催化作用，设计如下：实验操作：待实验I反应结束后，在向其中加入适量5%的过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口，观察现象；
实验现象：产生大量的气泡，带火星的木条复燃．
实验结论：氧化铁在化学反应前后化学性质未发生改变．
故答案为：

实验操作	实验现象	实验结论
待实验I反应结束后，在向其中加入适量5%的过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口，观察现象．	产生大量的气泡，带火星的木条复燃．	氧化铁在化学反应前后化学性质未发生改变

（合理即可）

点评 本题的思路很明确，就是验证氧化铁对过氧化氢分解是否有催化作用，按照探究实验的步骤按部就班的完成．