Question

催化剂在生产、生活和科研中有重要作用．实验室用过氧化氢分解制氧气，常用MnO₂作催化剂．
【提出问题】其他物质能代替MnO₂作过氧化氢分解的催化剂吗？
【猜想】甲同学认为CuO或Fe₂O₃可以代替MnO₂，因为按物质的简单分类MnO₂、CuO、Fe₂O₃都属于

 

．
【设计实验】甲同学按下面步骤进行实验：
①在试管中加入5mL 5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管；
②用精密的天平准确称量0.5g Fe₂O₃红色粉末，并将其加入另一试管中；
③在步骤②的试管中加入5mL 5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管；
④待步骤③的试管中没有气泡后，进行“某一操作”，得到红色固体，将固体洗净、干燥、称量，得红色固体的质量仍为0.5g．
【现象】甲同学观察到步骤①中的现象为

 

，步骤③中带火星的木条复燃．
【反思】步骤④中进行的“某一操作”是

 

．乙同学认为在步骤④后必需增加一个实验，请你写出增加这个实验的目的

 

．
【结论】通过以上实验步骤得出的结论是Fe₂O₃红色粉末是过氧化氢分解的催化剂．
请根据三氧化二铁的化学式进行计算；（相对原子质量：Fe-56  O-16）
（1）Fe₂O₃的相对分子质量为

 

；
（2）Fe₂O₃中铁元素和氧元素的质量比为

 

；
（3）160gFe₂O₃中含有

 

g铁元素．

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

专题：化学式的计算,科学探究

分析：根据催化剂在反应中的特点，要想证明某种物质是催化剂，首先，加入这种物质前后反应速率是不是变化非常明显，其次反应前后这种物质的化学性质、质量均不变；如果该物质加入后，化学反应速率发生了明显改变，而自身在反应前后化学性质和质量都没有改变，可证明该物质为此反应的催化剂．掌握化合物中元素的质量比的计算．

解答：解：[猜想]CuO、Fe₂O₃、MnO₂三种物质均为两种元素组成且含氧元素的氧化物；
[现象]常温下5mL5%的H₂O₂溶液分解缓慢，放出的氧气不足以使带火星的木条复燃；
[反思]为证明氧化铁作为反应的催化剂，除以上检验加快反应速度外，还需要分离反应后剩余物中的氧化铁，以测定其质量不变．由于反应后氧化铁不溶于水故采用过滤的方式进行分离．
在确认质量不变时，还需要证明分离出来的固体氧化铁的化学性质是否发生了改变，通常采取再利用其做一次相同的催化作用实验；
故答案是：
[猜想]氧化物；
[现象]带火星的木条没有复燃；
[反思]过滤；Fe₂O₃反应前后化学性质没变；
【结论】（1）Fe₂O₃的相对分子质量为：56×2+16×3═160；
       （2）Fe₂O₃中铁元素和氧元素的质量比为：（56×2）：（16×3）═112：48；
       （3）160gFe₂O₃中含铁：160g×

56×2

56×2+16×3

═112g

点评：此题考查了催化剂及催化作用的实验验证方法，利用实验分别进行了催化剂特性的验证，即化学反应前后催化剂质量没有增减，化学性质不会改变．