Question

小丽同学在一次课外实验时，将过氧化氢（H₂O₂）溶液与氧化铁（Fe₂O₃）粉末混合，发现有大量气泡产生．她联想到二氧化锰（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能否作为H₂O₂分解的催化剂．
【实验验证】小丽同学一次设计了三个实验
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，观察到木条没有复燃，说明H₂O₂溶液常温下分解缓慢．
实验二  在实验一的试管中加入wg Fe₂O₃粉末，有大量气泡产生，然后伸入带火星的木条，观察到木条复燃，说明

 

．
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

 

．
【实验结论】小丽同学认为，Fe₂O₃粉末可以作为H₂O₂分解的催化剂．
【反思评价】小江同学认为要证明小丽同学的结论正确，仅做这三个实验还不充分，需要补充一个探究实验，探究

 

．（不必写出具体的实验操作步骤）
【拓展】下表是同学们探究影响H₂O₂分解因素时所记录的部分数据：
用足量等体积H₂O₂溶液制取相同体积O₂所需时间

浓度 时间/min 催化剂	30% H2O2 溶液	15% H2O2 溶液	5% H2O2 溶液
加入wg MnO2	0.2	0.8	2.0
加入wg Fe2O3	7.0	9.0	16.0

通过对表格中的数据进行分析，你能得出的结论是

 

．
【延伸】小明同学看到Fe₂O₃也能做H₂O₂分解的催化剂，还联想到一种蓝色的CuSO₄溶液也能做H₂O₂分解的催化剂，请你继续解决以下问题：
（1）请写出过氧化氢和硫酸铜溶液混合制氧气的文字或者符号表达式

 

；
（2）CuSO₄的相对分子质量

 

，其中硫元素和氧元素的质量比

 

．
（3）80g CuSO₄与多少克MnO₂含有相等质量的氧元素？（写出计算过程，结果保留一位小数）

Answer 1

考点：催化剂的特点与催化作用,相对分子质量的概念及其计算,元素质量比的计算,化合物中某元素的质量计算,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：【实验验证】根据催化剂的特点去分析该题，催化剂的特点：催化剂只改变反应速率，但本身的质量和化学性质不变进行解答；
【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；
【延伸】（1）首先根据反应原理找出反应物、生成物、反应条件，根据化学方程式的书写方法、步骤进行书写；
（2）根据CuSO₄可知硫酸铜的相对分子质量进行解答；
（3）根据氧元素的质量分数可以求出氧化铁的质量即可．

解答：解：【实验验证】实验二：把带火星的小木条深入试管中，小木条复燃，证明试管中有氧气生成．说明了Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率
实验三：洗涤、干燥、称量，固体质量仍为wg，说明反应前后Fe₂O₃的质量保持不变；
【反思评价】实验二已证明Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率，实验三证明反应前后Fe₂O₃的质量保持不变，
根据催化剂的特点，要想证明Fe₂O₃是该反应的催化剂，还需证明Fe₂O₃的化学性质没有改变．
【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，
说明了相同条件下，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．
【延伸】（1）过氧化氢在硫酸铜的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O₂

CuSO4  .

H₂O+O₂↑；文字表达式是：过氧化氢

硫酸铜

水+氧气．
（2）根据CuSO₄可知硫酸铜的相对分子质量=64+32+16×4=160；根据化合物中各元素质量比=各元素的相对原子质量×原子个数之比，其中硫元素和氧元素的质量比：32：（16×4）=1：2．
（3）设与80gCuSO₄含有相等质量的氧元素的MnO₂的质量为x．
80g×

16×4

160

=x×

16×2

87

x=87g
答：80gCuSO₄与87gMnO₂含有相等质量的氧元素．
故答案为：实验二 Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率；实验三  Fe₂O₃的质量在化学反应前后没有发生改变．
【反思评价】Fe₂O₃的化学性质在反应前后不变；
【拓展】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）；
【延伸】（1）2H₂O₂

CuSO4  .

H₂O+O₂↑（过氧化氢

硫酸铜

水+氧气）．
（2）160；  
（3）80gCuSO₄与87gMnO₂含有相等质量的氧元素．

点评：此题属于实验探究题，作此题时要理清思路，不要漏掉实验步骤．