5.二氧化锰可作过氧化氢分解的催化剂,兴趣小组的同学想探究过氧化氢分解有没有其他催化剂.
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂?如果能,其催化效果如何?
【实验探究】
实验步骤实验现象
Ⅰ.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中,向A试管中加入1g氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条,观察现象A试管中产生气泡,带火星的木条复燃,B试管中无明显现象
Ⅱ.待A试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管,如此反复多次试验,观察现象试管中均产生气泡,带火星的木条均复燃
Ⅲ.将实验中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量为ag
Ⅳ.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中,向C试管中加入1g氧化铁粉末,向D试管中加入bg二氧化锰粉末,观察现象
【实验结论】
(1)A试管中产生的气体是氧气.
(2)实验Ⅱ证明氧化铁的化学性质在反应前后没有发生变化.实验Ⅲ中如果a=1g,则证明氧化铁的质量在反应前后没有发生变化,可以作过氧化氢分解的催化剂.
(3)写出氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式:过氧化氢$\stackrel{氧化铁}{→}$水+氧气.
【实验评价】实验设计Ⅳ的目的是比较氧化铁与二氧化锰对过氧化氢分解的催化效率,其中b=1g.若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快,由此你可以得到的结论是二氧化锰对过氧化氢的分解催化效率更高.
【实验拓展】查阅资料得知,氧化铜、硫酸铜、猪肝、马铃薯等也可以作过氧化氢溶液分解的催化剂.下列有关催化剂的说法正确的是B.
A.二氧化锰只能作过氧化氢溶液分解的催化剂
B.同一个化学反应可以有多种催化剂
C.一个化学反应只有一种催化剂
D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物.
19.炼铁是把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来.某同学对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究.
【提出问题】单质碳也具有还原性,碳还原氧化铁的化学方程式为3C+2Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO2↑.为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石?
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应不易完全.
【进行实验】实验步骤及注意事项如下:
①称取两份相同质量的氧化铁粉末.一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中;另一份放入下图装置B的玻璃管中.
②装置A和B两组实验同时开始进行.在装置B的反应中,实验开始前应先通入CO(选填“通CO”或“加热”).
【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由红色变为黑色时(选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”),装置A的试管中仍未完全反应.
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应确实不易完全,这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因.
【交流与反思】经过查阅资料和讨论,该小组同学发现除了上述原因外,工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因.
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质,甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生.为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2,将该气体通过如图的检验装置,正确的连接顺序是C→D→E→C(C→D→C→E→C)(选填字母,装置可重复使用).
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