Question

【題目】課本“分解過氧化氫制氧氣的反應中二氧化錳的催化作用”以及“尋找新的催化劑”研究性實驗，引起了化學探究小組的興趣。

【提出問題】氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其催化效果如何?

【實驗探究】

【實驗結論】

(1)A中產生的氣體是______________。

(2)實驗II、III證明：氧化鐵的 ___________和_____________ 在反應前后均沒有發生變化，可以作過氧化氫溶液分解的催化劑。

(3)寫出氧化鐵催化過氧化氫溶液分解的文字表達式___________________________。

【實驗評價】

(1)實驗設計IV的目的是___________________________________________。

(2)若實驗IV觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是________。

【實驗拓展】

(1)查閱資料得知：氧化銅、硫酸銅、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑。下列有關催化劑的說法中正確的是_______________(填序號)。

A.MnO2只能作過氧化氫溶液分解的催化劑

B.同一個化學反應可以有多種催化劑

C.催化劑只能加快化學反應的速率

D.用作催化劑的物質不可能是其他反應的反應物或生成物

(2)實驗創新是中學生最為重要的科學素養。下圖是某學校的師生對“MnO2催化H2O2溶液分解實驗裝置的創新設計”，實驗過程如下：

①將一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3ml(密度為1g/ml)質量分數為5%的H2O2加入干燥管的球泡內，再用藥匙取0.2gMnO2粉末，加在干燥管的進氣管的管壁上。

②點燃橡膠塞上棒香后，塞緊干燥管并將其豎立，觀察到帶火星的棒香立即復燃。

對該創新實驗的評價，你認為不合理的是__________(填序號)。

A.實驗中所用的儀器、材料及藥品均易得到

B.實驗使用的藥品用量太大

C.反應速度太慢，耽誤時間

D.實驗現象明顯，整個裝置好似點燃的燈塔，趣味性強

Answer 1

【答案】 氧氣 質量 化學性質 過氧化氫水+氧氣 探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好 二氧化錳的催化效果比氧化鐵好 B BC

【解析】催化劑是在化學反應中能夠改變反應速率且反應前后自身質量和化學性質不改變的物質，根據催化劑在反應前后質量不改變和作用效果設計實驗進行探究不同物質對過氧化氫的催化作用。

【實驗結論】

（1）試管A中加入了5mL 5%的過氧化氫溶液和a g氧化鐵，帶火星的木條伸入A試管中，木條復燃，證明試管A中產生了能夠支持燃燒的氧氣，故A試管中產生的氣體為氧氣，故答案為：氧氣。

（2）實驗Ⅱ中，將A試管中反復加入多次過氧化氫溶液，證明氧化鐵固體的催化效果未發生改變，證明了反應前后氧化鐵的化學性質未改變；實驗Ⅲ中，將反應后的固體過濾、洗滌、干燥后稱量，前后固體質量未改變，證明反應前后氧化鐵的質量未改變，故答案為：質量；化學性質。

（3）過氧化氫在氧化鐵做催化劑條件下分解產生氧氣和水，反應的文字表達式為過氧化氫水+氧氣，故答案為：過氧化氫水+氧氣。

【實驗評價】

（1）實驗Ⅳ取C、D兩支試管，分別加入等量的過氧化氫溶液，再分別加入等量的氧化鐵和二氧化錳固體，觀察產生氣體的快慢，通過控制變量法探究氧化鐵和二氧化錳的催化效果，故實驗Ⅳ的目的是探究氧化鐵和二氧化錳的催化效果哪個更好，故答案為：探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好。

（2）實驗Ⅳ中觀察到加入二氧化錳的D試管中產生氣泡的速率更快，證明二氧化錳的催化效果比氧化鐵更好，故答案為：二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

【實驗拓展】

（1）A.MnO2可作為過氧化氫分解的催化劑，也可作為其他反應的催化劑，故A錯誤；

B.氧化鐵、氧化銅、二氧化錳等物質均可催化過氧化氫分解，證明同一個化學反應可以有多種催化劑，故B正確；

C.催化劑可以改變反應速率，包括加快反應速率和降低反應速率，故C錯誤；

D.對于某些反應，物質可作為該反應的催化劑，在其他反應中也可作為反應的反應物和生成物，故D錯誤。

（2）A.實驗中所使用的干燥管和過氧化氫溶液、二氧化錳均是實驗室中常用儀器和試劑，故A正確；

B.反應所需試劑用量為3mL 5%的H2O2和0.2g MnO2，藥品用量不多，故B錯誤；

C.豎立干燥管后，觀察到棒香立即復燃，證明反應速率很快，故C錯誤；

D.干燥管中棒香復燃后，整個裝置類似于燈塔，趣味性很強，故D正確。