Question

5．某校研究性学习小组在做与催化剂有关的课题，开展了以下探究，请你参与：
【探究一】验证二氧化锰能加快过氧化氢的分解
（1）请在下表的空白处填写相应的内容

实验编号	实验操作	实验现象
实验①	取10mL5%的过氧化氢溶液于试管中，过一会儿把带火星的木条伸入试管中	有少量气泡产生，木条不复燃
实验②	取10mL5%的过氧化氢溶液于试管中，加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中	有大量气泡产生，木条复燃

（2）小组一部分同学依据实验①和②现象，就得出结论：二氧化锰能加快过氧化氢的分解．志强同学提出质疑：过氧化氢溶液中含有水，需增加一个对比实验，结论才更严谨，请你帮他设计实验操作：

实验编号	实验操作	实验现象
实验③	取10mL蒸馏水于试管中，加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中	无气泡产生，木条不复燃

（3）请写出实验②的反应化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【探究二】探究氧化铁是否像二氧化锰一样可作氯酸钾分解的催化剂
同学们设计了三组实验（其他可能影响因素均控制相同）：

实验编号	实验药品	分解温度（℃）
实验④	1.2gKClO3	T1
实验⑤	1.2gKClO3、0.5gMnO2	T2
实验⑥	1.2gKClO3、0.5gFe2O3	T3

（4）若T₃＜（选填“＞”、“=”或“＜”）T₁，说明氧化铁能加快氯酸钾的分解．
（5）若要充分证明氧化铁是氯酸钾分解的催化剂，在确认了氧化铁能加快氯酸钾的分解后，还要验证它在化学反应前后的质量和化学性质不变．请你设计实验验证其中一种“不变”：如将实验⑥充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为0.5g，说明氧化铁在反应前后质量不变．
（6）若要比较氧化铁与二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果，除了可以通过用比较T₃与T₂的大小，还可以通过排水法收集氧气，测量相同时间产生氧气体积的大小进行比较，得出结论．

Answer 1

分析 【探究一】（1）根据二氧化锰的催化作用进行分析；
（2）根据对照实验的设计进行分析；
（3）根据反应物、生成物书写化学方程式；
【探究二】（4）根据对照实验的设计进行分析；
（5）催化剂能够改变化学反应的速率，而质量和化学性质在反应前后都不变；
（6）不同的催化剂，催化效果不同，产生气体的快慢进行分析．

解答 解：【探究一】（1）二氧化锰对过氧化氢的分解有催化作用，5%的过氧化氢溶液10mL于试管中，加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中，会看到有大量气泡产生，木条复燃；
（2）过氧化氢溶液含有过氧化氢和水，为验证过氧化氢分解，需增加实验证明二氧化锰对水没有催化作用，所以增加一个对比实验③，实验操作是取10mL蒸馏水于试管中，加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中，实验现象无气泡产生，木条不复燃；
（3）过氧化氢分解的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【探究二】（4）根据对比实验，若T₃＜T₁，说明氧化铁加快氯酸钾的分解，也能作氯酸钾分解的催化剂，故填：＜；
（5）根据催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后质量和化学性质不变，可以验证质量，也可验证化学性质，如将实验⑥充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为0.5g，说明氧化铁在反应前后质量不变；
故填：质量；化学性质；如将实验⑥充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为0.5g，说明氧化铁在反应前后质量不变；
（6）若要比较氧化铁与二氧化锰对氯酸钾分解的催化效果，除了可以通过用比较T₃与T₂的大小，还可以通过排水法收集氧气，测量相同时间产生氧气体积的大小；
故填：相同时间产生氧气体积的大小；
探究活动一（1）有大量气泡产生，木条复燃；
（2）取10mL蒸馏水于试管中，加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中；无气泡产生，木条不复燃；
（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
　探究活动二　（4）＜；
（5）质量；化学性质；将实验⑥充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为0.5g，说明氧化铁在反应前后质量不变；
（6）相同时间产生氧气体积的大小．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．