Question

9．由于MnO₂和CuSO₄溶液都能作H₂O₂溶液分解的催化剂，某校化学兴趣小组想探究其他一些金属氧化物和盐溶液是否也可以作H₂O₂溶液分解的催化剂．请你参与他们的探究过程．
【进行猜想】小华的猜想：Al₂O₃能作过氧化氢分解的催化剂．
                  小明的猜想：FeCl₃溶液能作过氧化氢分解的催化剂．
【实验验证】请你填写下表空白处：

实验步骤	实验操作	实验现象	结论
小华的实验		③的现象是 试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃	Al2O3和FeCl3溶液都能作为H2O2溶液分解的催化剂
小明的实验

【反思】①有的同学认为小华的实验，不能完全证明Al₂O₃是H₂O₂溶液分解的催化剂．还应补充探究Al₂O₃在反应前后质量和化学性质没有改变．
②已知FeCl₃在水中可解离出Fe³⁺和Cl^-，同学们又提出以下猜想：
甲同学的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同学的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
丙同学的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-；
同学们认为最不可能的是甲同学的猜想，理由是过氧化氢溶液中有水．
同学们对余下的两个猜想，用实验进行了探究．请你完成下面的实验报告：

实验过程	实验现象	结论
向盛有5mL5%的H2O2溶液的试管中加入少量 的HCl，并把带火星的木条伸入试管．	无明显现象	Cl-不能催化分解H2O2
向盛有5mL5%的H2O2溶液的试管中加入少量 的Fe（NO3）3溶液，并把带火星的木条伸入试管．	试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃	乙同学猜想成立，反应的化学方程式是2H2O2$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑

Answer 1

分析 【实验验证】小华的实验中没加氧化铝之前木条没有复燃，说明过氧化氢的分解速率较慢，而加入氧化铝后木条复燃，说明过氧化氢的分解速率加快；根据小明的实验结论可以判断氯化铁溶液起到了催化剂的作用，可以据此解答该题；
【反思】①根据催化剂的概念来分析；
②根据过氧化氢溶液中含有水，分析最不可能的猜想；
对于实验过程1可以根据实验的现象分析结论；实验过程2为了验证Fe³⁺对的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；然后根据实验的现象分析结论即可．

解答 解：【实验验证】因为两位同学通过实验得出了Al₂O₃和FeCl₃溶液都能作为H₂O₂溶液分解的催化剂，所以实验③的现象是试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；故填：试管中有大量气泡产生；
【反思】①根据催化剂的定义可以知道，若证明一种物质为催化剂，除了验证能否改变其他物质的反应速度外，还得验证其质量和化学性质也没有发生改变；故填：质量；化学性质；
②由过氧化氢溶液中含有水可知，最不可能的是甲同学的猜想，理由是过氧化氢溶液中有水；故填：过氧化氢溶液中有水；
由向H₂O₂溶液的试管中加入少量的HCl溶液，不能使带火星的木条复燃可知，FeCl₃溶液中的Cl^-不能催化分解H₂O₂；
为了验证Fe³⁺对H₂O₂的催化分解，另向盛有5mL、15%的H₂O₂溶液的试管中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；对应结论：起催化作用的是Fe³⁺；过氧化氢在氯化铁溶液的催化作用下分解为水和氧气．
故填：Cl^-不能催化分解H₂O₂；Fe（NO₃）₃溶液；试管中有大量气泡产生，带火星的木条复燃；2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

点评 催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变．要探究一种物质能否作为化学反应的催化剂，必须同时具备上述特点．