Question

2．逻辑推理时化学学习常用的思维方法，某校研究性学习小组在做“寻找新的催化剂”课题时，发现将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中，也可以加快过氧化氢的分解速率．于是，他们对此展开探究．
【提出问题】：什么物质是该反应催化剂？
【查阅资料】铁与氧气、水反应生成铁锈，铁锈的主要成分为氧化铁．
【猜想与假设】
假设一：小芳同学认为生锈铁钉表面的氧化铁是H₂O₂溶液分解反应的催化剂．
假设二：小华同学认为生锈铁钉里的铁是H₂O₂溶液分解反应的催化剂．
【实验与结论】：

实验操作	实验现象	实验结论
实验I：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	产生气泡，带火星的木条复燃	反应的文字表达式 过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气假设一成立
实验Ⅱ：取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入铁，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	无现象	假设二不成立（填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】
同学们讨论后认为，小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧
气的催化剂，理由是：没有验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变．
【反思与评价】小强通过仔细观察发现“实验Ⅱ”中一直没有现象的试管，过了一段时间后试管中也出现了气体，小强觉得很奇怪，你能猜想其中的原因吗？铁与过氧化氢溶液中的氧气和水反应生成了铁锈．

Answer 1

分析 此题涉及到“寻找新的催化剂”，将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中探究过氧化氢溶液的分解速率，通过提出的问题再利用的猜想与假设，经过实验探究过程及现象得出结论，再经过的讨论交流，知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．

解答 解：
【猜想与假设】带锈的铁钉中除了铁锈外还有单质铁，故猜想铁是过氧化氢溶液分解的催化剂；故填：铁；
【实验与结论】由假设一成立说明加入氧化铁后过氧化氢分解产生了气泡，该气体是氧气，故能使带火星的木条复燃，过氧化氢分解生成水和氧气反应的文字表达式为：过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气；
根据猜想铁可以做过氧化氢分解的催化剂，所以实验II中加入的是铁单质，根据无现象，说明假设二不成立；
故填：

实验操作	实验现象	实验结论
实验I：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	产生气泡，带火星的木条复燃	反应的文字表达式 过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气假设一成立
实验Ⅱ：取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入 铁，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象．	无现象	假设二 不成立（填“成立”或“不成

【讨论交流】同学们讨论后认为，小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，理由是：还要验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变；故填：没有验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变；
【反思与评价】小强通过仔细观察发现“实验Ⅱ”中一直没有现象的试管，过了一段时间后试管中也出现了气体，小强觉得很奇怪，其中的原因可能是铁钉中的铁单质被过氧化氢中的水与氧气氧化变成氧化铁，而后氧化铁再去催化过氧化氢溶液分解；故填：铁与过氧化氢溶液中的氧气和水反应生成了铁锈．

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．