题目内容
3．某化学兴趣小组的同学知道二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂后，想再探究四氧化三铁是否也可作过氧化氢分解的催化剂．请你一起参与他们的探究过程．【查阅资料】四氧化三铁能与稀硫酸反应，产生黄色溶液．
【提出问题】四氧化三铁能不能作过氧化氢分解的催化剂呢？
【作出猜想】四氧化三铁能作过氧化氢分解的催化剂．
【实验验证】
| 实验编号 | 实验操作 | 实验现象 |
| ① | 在试管中加入过氧化氢溶液，然后将带火星的木条伸入试管中 | 有少量气泡，木条不复燃 |
| ② | 在装有过氧化氢溶液的试管中加入1g四氧化三铁，然后将带火星的木条伸入试管中 | 产生大量的气泡木条复燃 |
| ③ | 待②中反应结束，将试管中将试管里的剩余物进行、洗涤、干燥、称量 | 称得固体质量为1g |
| ④ | 将③中所得固体放入试管中，滴入足量的稀硫酸，充分震荡 |
（1）实验③、④证明：四氧化三铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂．
（2）写出四氧化三铁催化过氧化氢分解的文字表达式过氧化氢$\stackrel{四氧化三铁}{→}$水+氧气．
【实验拓展】请设计实验探究四氧化三铁和二氧化锰哪种物质更适合做过氧化氢分解的催化剂．
分析 【实验验证】根据稀硫酸的性质来分析；
【得出结论】（1）根据实验②、③证明：四氧化三铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂进行解答；
（2）根据四氧化三铁催化过氧化氢分解生成水和氧气进行解答；
【实验拓展】根据在盛有1克MnO2固体的试管中加入10mL5%的H2O2溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象进行比较解答．
解答 解：【实验验证】因为得出的结论是四氧化三铁可以作过氧化氢分解的催化剂，那么将③中所得固体放入试管中，滴入足量的稀硫酸，充分震荡，会发现黑色固体消失，溶液变成黄色；故填：黑色固体消失，溶液变成黄色；
【得出结论】（1）实验②、③、④证明：四氧化三铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；故填：质量；化学性质；
（2）过氧化氢在四氧化三铁的催化作用下分解生成水和氧气，文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{四氧化三铁}{→}$水+氧气；故填：过氧化氢$\stackrel{四氧化三铁}{→}$水+氧气；
【实验拓展】二氧化锰也能做过氧化氢分解生成氧气的催化剂，在盛有1克MnO2固体的试管中加入10mL5%的H2O2溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象．故填：在盛有1克MnO2固体的试管中加入10mL5%的H2O2溶液，再将带火星的木条伸入试管内，观察现象，进行对比．
点评 此题考查了催化剂的特点与催化作用，以及实验室中制取氧气的反应原理来解答此题，锻炼了学生分析问题解决问题能力．
练习册系列答案
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13．如图所示的化学实验基本操作中，正确的是（ ）
| A． |  倾倒液体 | B． |  称量固体 | C． |  检验气密性 | D． |  加热液体 |
8．下列实验操作中，正确的是（ ）
| A． |  读取液体体积 | B． |  倾倒液体 | C． |  滴加液体 | D． |  加热液体 |
15．硝酸铜为蓝色固体，溶于水可得蓝色溶液．某实验小组同学用如图装置加热硝酸铜，发现固体由蓝色逐渐变黑，同时产生红棕色有刺激性气味的气体，带火星的木条复燃．
【提出问题】硝酸铜在加热条件下到底发生了怎样的反应？
【查阅资料】
①氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式：
CuO+H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+H2O
②含氮化合物中，只有NO2是红棕色、有刺激性气味的气体．
③NO2有助燃性，能使带火星的木条复燃．
【猜想假设】Cu（NO3）2受热分解除了生成NO2，还可能生成了CuO和O2．
【进行实验】
（1）步骤Ⅱ是同学们查阅了新的资料后设计完成的．该资料是关于NO2助燃性、颜色变化方面的性质信息．
（2）设计步骤Ⅱ的目的是验证反应生成了氧气．
【获得结论】
根据实验结果，Cu（NO3）2受热分解的化学方程式为2Cu（NO3）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO2↑+O2↑．
【反思与评价】
（3）已知相同状况下，气体的体积比等于其分子个数比．据此，同学们认为，即使没有资料③，依据实验结论和“加热硝酸铜产生的气体能使带火星的木条复燃”的实验现象，也能推出NO2可能具有助燃性．理由：
硝酸铜分解生成的二氧化氮和氧气的体积比是4：1，氧气的体积分数是20%，和空气中氧气的体积分数大致相等，而空气中的氧气不能使带火星的木条复燃，因此NO2可能具有助燃性．
（4）一氧化氮不溶水，极易和氧气反应生成NO2；二氧化氮极易和水反应，方程式：2NO+O2═2NO2，3NO2+H2O═2HNO3+NO↑某同学在图1实验中用图2装置收集气体，结果发现图2中的集气瓶未收集到气体，且集气瓶中的液面无变化，请说明原因（用化学方程式）4NO+3O2+2H2O═4HNO3．
【提出问题】硝酸铜在加热条件下到底发生了怎样的反应？
【查阅资料】
①氧化铜和稀硫酸反应的化学方程式：
CuO+H2SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+H2O
②含氮化合物中，只有NO2是红棕色、有刺激性气味的气体．
③NO2有助燃性，能使带火星的木条复燃．
【猜想假设】Cu（NO3）2受热分解除了生成NO2，还可能生成了CuO和O2．
【进行实验】
| 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
| 步骤Ⅰ：将反应后试管中的固体加水充分溶解、过滤、将干燥后滤渣加入足量稀硫酸溶液中． | 固体全部溶解，得到蓝色溶液 | 硝酸铜分解生成了氧化铜． |
步骤Ⅱ：在图1的试管和集气瓶之间连图所示的装置，重新进行加热硝酸铜的实验． | 集气瓶中气体为无色，带火星木条复燃 | 硝酸铜分解生成了氧气 |
（2）设计步骤Ⅱ的目的是验证反应生成了氧气．
【获得结论】
根据实验结果，Cu（NO3）2受热分解的化学方程式为2Cu（NO3）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO2↑+O2↑．
【反思与评价】
（3）已知相同状况下，气体的体积比等于其分子个数比．据此，同学们认为，即使没有资料③，依据实验结论和“加热硝酸铜产生的气体能使带火星的木条复燃”的实验现象，也能推出NO2可能具有助燃性．理由：
硝酸铜分解生成的二氧化氮和氧气的体积比是4：1，氧气的体积分数是20%，和空气中氧气的体积分数大致相等，而空气中的氧气不能使带火星的木条复燃，因此NO2可能具有助燃性．
（4）一氧化氮不溶水，极易和氧气反应生成NO2；二氧化氮极易和水反应，方程式：2NO+O2═2NO2，3NO2+H2O═2HNO3+NO↑某同学在图1实验中用图2装置收集气体，结果发现图2中的集气瓶未收集到气体，且集气瓶中的液面无变化，请说明原因（用化学方程式）4NO+3O2+2H2O═4HNO3．
