Question

某校化学兴趣小组将用剩的过氧化氢溶液倒入放有生锈铁钉的废液缸中，发现产生了大量的气泡，经检验此气体为氧气．根据学过的知识初步判断，是生锈铁钉中的某种物质加快了过氧化氢的分解，那么究竟是哪种物质加快了过氧化氢的分解速
率？请你参与他们的研究，分享和体验探究实验的快乐．
【猜想与假设】
甲同学：铁钉表面的氧化铁加快了H₂O₂的溶液分解．
乙同学：铁钉里的

 

加快了H₂O₂的溶液分解．
【设计方案和实验】完成下列表格

实验方案	实验现象	结论
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入2g 氧化铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．		甲同学结论成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入    粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．	无现象	乙同学结论   ． （填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】丙同学认为“方案一”只能说明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能说Fe₂O₃就一定是催化剂．你是否支持丙同学的观点？

 

，如果要证明氧化铁是催化剂，就要设计一个实验来证明，这个实验的设计原理是

 

．
【拓展】
（1）实验证明Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂．该反应的文字表达式

 

（2）下表是丙同学探究影响H₂O₂分解速率时所记录的部分数据，通过对数据分析，你能得出什么结论？

 

．
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需的时间：

浓度 催化剂	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入WgMnO2	0.2	0.8	2.0
加入WgFe2O3	7.0	9.0	16.0

Answer 1

考点：影响化学反应速率的因素探究,催化剂的特点与催化作用,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：【猜想与假设】根据题中所给的信息进行分析；
【设计方案和实验】根据题中的实验现象结合猜想与假设进行分析；
【讨论交流】根据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，证明氧化铁是催化剂，就要设计一个实验来证明，结合催化剂的特性进行分析；
【拓展】（1）根据过氧化氢在氧化铁的催化作用下生成水和氧气进行分析；
（2）根据表中的数据，结合控制变量法进行分析．

解答：解：【猜想与假设】生锈铁钉的组成主要是：氧化铁和铁，甲同学猜想：铁钉表面的氧化铁加快了H₂O₂的溶液分解，实验乙同学：铁钉里的铁加快了H₂O₂的溶液分解；
【设计方案和实验】方案一：甲同学结论成立，所以实验现象为有大量气泡产生，带火星木条复燃；
方案二：根据乙同学的猜想可知，应向盛有10mL5%H₂O₂溶液的试管中加入铁粉，没有现象说明乙同学结论不成立；
【讨论交流】方案一只能说明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能说Fe₂O₃就一定是催化剂，因为催化剂除了改变反应的速率之外，它的化学性质和质量在反应前后必须不变，如果要证明氧化铁是催化剂，还需要设计实验验证Fe₂O₃在反应前后质量和化学性质是否改变；
【拓展】（1）过氧化氢在氧化铁的催化作用下生成水和氧气，文字表达式为：过氧化氢

氧化铁

水+氧气；
（2）表中的催化剂种类不同，其他条件相同，所以得出的结论是：相同条件下，二氧化锰比氧化铁的催化效果好，且过氧化氢溶液浓度越大反应越快．
故答案为：【猜想与假设】铁；
【设计方案和实验】产生大量气泡，带火星木条复燃；2g铁；不成立；

实验方案	实验现象	结论
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入2g 氧化铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．	大量气泡产生，带火星木条复燃	甲同学结论成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入 铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．	无现象	乙同学结论 不成立．（填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】支持，催化剂在反应前后质量与化学性质不变；
【拓展】（1）过氧化氢

氧化铁

水+氧气；
（2）相同条件下，二氧化锰比氧化铁的催化效果好，且过氧化氢溶液浓度越大反应越快．

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．