Question

12．某校研究性学习小组在做“寻找新的催化剂”课题，研究思路是：氧化铜、氧化铁和二氧化锰均是金属氧化物，那么氧化铜、氧化铁是否也像二氧化锰一样可作过氧化氢或氯酸钾分解的催化剂，为此开展了以下探究，请你参与：
【探究一】验证二氧化锰能加快过氧化氢的分解
（1）请在如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5%的过氧化氢溶液10 mL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	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，认为需增加一个对比实验③，才能得出结论，请你帮他填写如表空白：

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	无明显现象

（3）经过以上三个实验，可以得出结论：二氧化锰能加快过氧化氢的分解．请写出实验②的反应化学方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【探究二】探究氧化铜、氧化铁是否像二氧化锰一样可作氯酸钾分解的催化剂按如表药品进行实验，用排水法收集氧气，当气泡连续均匀逸出时，测得数据如表（分解温度越低，催化效果越好）：

实验编号	实验药品	分解温度（℃）
实验④	1gKClO3	580
实验⑤	1gKClO3、1gMnO2	350
实验⑥	1gKClO3、1gCuO	370
实验⑦	1gKClO3、1gFe2O3	390

（4）由实验⑥、⑦分别与实验④对比，可初步判断氧化铜、氧化铁也能作氯酸钾分解的催化剂．
（5）实验所用的三种金属氧化物中，催化效果最好的是二氧化锰．
（6）若要充分证明氧化铁是氯酸钾分解的催化剂，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”：将实验⑦充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为1g，说明氧化铁在反应前后质量不变（写出实验步骤、现象和结论）．

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）不同的催化剂，催化效果不同；
（6）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．

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；
（3）过氧化氢分解的化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【探究二】（4）由实验⑥、⑦分别与实验④对比，可初步判断氧化铜、氧化铁也能作氯酸钾分解的催化剂，故填：④；
（5）实验所用的三种物质，催化效果最好的是二氧化锰，因为相同条件下，二氧化锰催化的分解温度最低；
故填：二氧化锰；
（6）根据催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后质量和化学性质不变，可以验证质量，也可验证化学性质，如将实验⑦充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为1g，说明氧化铁在反应前后质量不变；
故填：质量；化学性质；将实验⑦充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为1g，说明氧化铁在反应前后质量不变；
探究活动一（1）有大量气泡产生，木条复燃；
（2）取10mL蒸馏水于试管中，加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管中；
（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
　探究活动二　（4）④；
（5）二氧化锰；
（6）质量；化学性质；将实验⑦充分反应后的固体进行溶解、过滤、洗涤、干燥后称量，质量为1g，说明氧化铁在反应前后质量不变．

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．