Question

10．某興趣小組的同學發現將過氧化氫滴在紅磚粉上會產生大量氣泡，于是猜想紅磚粉是否能起到類似于二氧化錳的催化作用呢？他們進行了以下實驗探究．
【猜想】Ⅰ．紅磚粉不是反應的催化劑，也不參與反應，質量和化學性質反應前后均不變；
Ⅱ．紅磚粉參與反應產生氧氣，反應前后質量不變，但化學性質發生了改變；
Ⅲ．紅磚粉是反應催化劑，反應前后．
【實驗】用天平稱取0.2g紅磚粉，并取5mL 5%過氧化氫溶液于試管中，進行如下實驗：

（注：紅磚粉不溶于水，通過過濾可與水分離）
（1）填寫下表：

步驟③的現象	步驟⑥的結果	步驟⑦的現象	結論
帶火星的木條放在試管口復燃	稱量的紅磚粉的質量仍為0.2g	溶液中有氣泡放出 帶火星的木條復燃	猜想Ⅰ、Ⅱ不成立；猜想Ⅲ成立

（2）步驟①、③做對比能得到磚粉可以做過氧化氫分解反應的催化劑．
（3）寫出上述有關過氧化氫分解反應的文字表達式：過氧化氫$\stackrel{紅磚粉}{→}$水+氧氣．
（4）步驟⑦重復實驗②、③的目的是證明紅磚粉的化學性質在反應前后沒有發生改變．
【繼續探究】從上述實驗中得出紅磚粉是反應的催化劑．但紅磚粉與二氧化錳哪一個催化效果更好呢？請你設計一個實驗來比較紅磚粉與二氧化錳的催化效果．常溫下，取兩份5mL5%的過氧化氫溶液分別加入0.2g的MnO₂粉末和紅磚粉粉末（或寫顆粒大小相同的MnO₂和紅磚粉），（控制2個變量）比較冒泡速率（或相同時間收集氧氣體積或收集等體積氧氣所需的時間）；結論是相同條件下，用MnO₂的催化效果比紅磚粉好．．

Answer 1

分析 【猜想】根據催化劑的定義回答．
【實驗】（1）根據催化劑的定義和特點回答⑥結果；根據催化劑的定義和特點回答⑦現象．
（2）根據對比實驗的探究方法回答．
（3）過氧化氫分解產生了水和氧氣，可以據此寫出該反應的文字表達式．
（4）根據驟⑦的目的是證明紅磚粉的化學性質在反應前后沒有發生改變解答；
【繼續探究】根據探究不同催化劑的催化效果實驗方法和對比實驗的條件、步驟分析．

解答 解：【猜想】催化劑的特點是“一變，兩不變”，即反應速率變，質量和化學性質不變．
【實驗】（1）紅磚粉對過氧化氫的分解有催化作用，能加快其分解速率生成氧氣的速率，故步驟③中的現象是有氣泡產生，帶火星的木條復燃；催化劑的特點是“一變，兩不變”，反應前后其質量不變，所以步驟⑥中稱量的紅磚粉的質量仍為0.2g；催化劑的特點是“一變，兩不變”，其中反應速率改變，這里是加快，所以⑦的現象是溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復燃．
（2）為了看紅磚粉是否能改變反應的速率，要通過加入紅磚粉與不加紅磚粉的現象進行對比，才能得出科學合理的結論．步驟①③可以對比說明紅磚粉可以做過氧化氫分解反應的催化劑；
（3）過氧化氫在紅磚粉的催化作用之下分解產生了水和氧氣，其文字表達式為：過氧化氫$\stackrel{紅磚粉}{→}$水+氧氣．
（4）步驟⑦的目的是證明氧化銅的化學性質在反應前后沒有發生改變；
【繼續探究】對比實驗要要其它條件完全相同的條件下，控制兩個變量，比較反應的速率，實驗方案為：常溫下，取兩份5mL5%的過氧化氫溶液分別加入0.2g的MnO₂粉末和紅磚粉粉末（或寫顆粒大小相同的MnO₂和紅磚粉），（控制2個變量）比較冒泡速率（或相同時間收集氧氣體積或收集等體積氧氣所需的時間）；結論是相同條件下，用MnO₂的催化效果比紅磚粉好．
故答案為：【猜想】質量和化學性質不變．
【實驗】（1）

步驟③現象	步驟⑥結果	步驟⑦現象	結論
	稱量的紅磚粉的質量仍為0.2g	溶液中有氣泡放出 帶火星的木條復燃	猜想Ⅰ、Ⅱ不成立；猜想Ⅲ成立．

（2）磚粉可以做過氧化氫分解反應的催化劑；
（3）過氧化氫$\stackrel{紅磚粉}{→}$水+氧氣．
（4）證明紅磚粉的化學性質在反應前后沒有發生改變；
【繼續探究】常溫下，取兩份5mL5%的過氧化氫溶液分別加入0.2g的MnO₂粉末和紅磚粉粉末（或寫顆粒大小相同的MnO₂和紅磚粉），（控制2個變量）比較冒泡速率（或相同時間收集氧氣體積或收集等體積氧氣所需的時間）；結論是相同條件下，用MnO₂的催化效果比紅磚粉好．

點評 催化劑、催化作用是初中重要基本概念之一，是考查的重點和熱點，主要考查對催化劑、催化作用概念的理解，對催化效率影響因素的探究等．