Question

1．某化學研究性學習小組在做“尋找新的催化劑”課題時，發現將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中，也可以加快過氧化氫的分解速率．于是，他們對此展開探究：
【提出問題】什么物質是該反應催化劑？
【猜想與假設】：下面是組內兩位同學所作的猜想，請你完成小華的猜想．
小芳同學：鐵釘表面的鐵銹（氧化鐵）是過氧化氫溶液分解反應的催化劑．
小華同學：鐵釘里的鐵是過氧化氫溶液分解反應的催化劑．
【實驗與結論】

實驗操作	實驗現象	實驗結論
實驗I：把一定質量的氧化鐵粉末加入到裝有10mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	產生大量的氣泡，帶火星的木條復燃	反應的符號表達式為：2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑假設一成立
實驗Ⅱ：取10mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入用砂紙打磨光亮的鐵釘（或適量鐵粉），并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	無現象	假設二不成立（填“成立”或“不成立”）

【討論交流】同學們討論后認為，小芳的“實驗I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：該實驗只驗證了氧化鐵改變了過氧化氫分解的速率，并未驗證其在反應前后的質量和化學性質未發生改變．
請你設計實驗（寫出實驗步驟、實驗現象及結論）證明其中的某一點理由：

實驗操作	實驗現象	實驗結論

Answer 1

分析 此題涉及到“尋找新的催化劑”，將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中探究過氧化氫溶液的分解速率，通過（1）步提出的問題再利用（2）步的猜想與假設，經過（3）步的實驗過程及現象得出結論，再經過（4）步的討論交流，知氧化鐵能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質不能做其反應的催化劑．

解答 解：【猜想與假設】生銹鐵釘的組成主要是：氧化鐵和鐵，假設一：小芳同學：鐵釘表面的“氧化鐵”是H₂O₂溶液分解反應的催化劑；假設二：小華同學：鐵釘里的“鐵”是H₂O₂溶液分解反應的催化劑；故填：鐵；
【實驗與結論】】

實驗操作	實驗現象	實驗結論
實驗Ⅰ：把一定質量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	產生大量的氣泡，帶火星的木條復燃	反應的符號表達式為： 2H2O2$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑ 假設一成立
實驗Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入用砂紙打磨光亮的鐵釘（或適量鐵粉），并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現象．	無現象	假設二不成立．

故答案為：產生大量的氣泡，帶火星的木條復燃；2H₂O₂$\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；用砂紙打磨光亮的鐵釘（或適量鐵粉）；不成立；
【討論交流】同學們討論后認為，小芳的“實驗I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：還要驗證氧化鐵的質量和化學性質反應前后是否改變．故填：該實驗只驗證了氧化鐵改變了過氧化氫分解的速率，并未驗證其在反應前后的質量和化學性質未發生改變（合理即可）；
可設計實驗探究氧化鐵的化學性質是否發生改變，即對過氧化氫的分解是否仍然具有催化作用，設計如下：實驗操作：待實驗I反應結束后，在向其中加入適量5%的過氧化氫溶液，將帶火星的木條伸入試管口，觀察現象；
實驗現象：產生大量的氣泡，帶火星的木條復燃．
實驗結論：氧化鐵在化學反應前后化學性質未發生改變．
故答案為：

實驗操作	實驗現象	實驗結論
待實驗I反應結束后，在向其中加入適量5%的過氧化氫溶液，將帶火星的木條伸入試管口，觀察現象．	產生大量的氣泡，帶火星的木條復燃．	氧化鐵在化學反應前后化學性質未發生改變

（合理即可）

點評 本題的思路很明確，就是驗證氧化鐵對過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實驗的步驟按部就班的完成．