Question

12．某校研究性學習小組在做“尋找新的催化劑”課題，研究思路是：氧化銅、氧化鐵和二氧化錳均是金屬氧化物，那么氧化銅、氧化鐵是否也像二氧化錳一樣可作過氧化氫或氯酸鉀分解的催化劑，為此開展了以下探究，請你參與：
【探究一】驗證二氧化錳能加快過氧化氫的分解
（1）請在如表的空白處填寫相應的內容

實驗編號	實驗操作	實驗現象
實驗①	取5%的過氧化氫溶液10 mL于試管中，過一會兒把帶火星的木條伸入試管中	有少量氣泡產生，木條不復燃
實驗②	取5%的過氧化氫溶液10mL于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中	有大量氣泡產生，木條復燃

（2）小組一部分同學依據實驗①和②現象，就得出結論：二氧化錳能加快過氧化氫的分解．志強同學提出質疑，認為需增加一個對比實驗③，才能得出結論，請你幫他填寫如表空白：

實驗編號	實驗操作	實驗現象
實驗③	取10mL蒸餾水于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中	無明顯現象

（3）經過以上三個實驗，可以得出結論：二氧化錳能加快過氧化氫的分解．請寫出實驗②的反應化學方程式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【探究二】探究氧化銅、氧化鐵是否像二氧化錳一樣可作氯酸鉀分解的催化劑按如表藥品進行實驗，用排水法收集氧氣，當氣泡連續均勻逸出時，測得數據如表（分解溫度越低，催化效果越好）：

實驗編號	實驗藥品	分解溫度（℃）
實驗④	1gKClO3	580
實驗⑤	1gKClO3、1gMnO2	350
實驗⑥	1gKClO3、1gCuO	370
實驗⑦	1gKClO3、1gFe2O3	390

（4）由實驗⑥、⑦分別與實驗④對比，可初步判斷氧化銅、氧化鐵也能作氯酸鉀分解的催化劑．
（5）實驗所用的三種金屬氧化物中，催化效果最好的是二氧化錳．
（6）若要充分證明氧化鐵是氯酸鉀分解的催化劑，還要驗證它在化學反應前后的質量和化學性質不變．請你設計實驗驗證其中一種“不變”：將實驗⑦充分反應后的固體進行溶解、過濾、洗滌、干燥后稱量，質量為1g，說明氧化鐵在反應前后質量不變（寫出實驗步驟、現象和結論）．

Answer 1

分析 【探究一】（1）根據二氧化錳的催化作用進行分析；
（2）根據對照實驗的設計進行分析；
（3）根據反應物、生成物書寫化學方程式；
【探究二】（4）根據對照實驗的設計進行分析；
（5）不同的催化劑，催化效果不同；
（6）催化劑能夠改變化學反應的速率，而質量和化學性質在反應前后都不變．

解答 解：【探究一】（1）二氧化錳對過氧化氫的分解有催化作用，5%的過氧化氫溶液10mL于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中，會看到有大量氣泡產生，木條復燃；
（2）過氧化氫溶液含有過氧化氫和水，為驗證過氧化氫分解，需增加實驗證明二氧化錳對水沒有催化作用，所以增加一個對比實驗③，實驗操作是取10mL蒸餾水于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中；
（3）過氧化氫分解的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【探究二】（4）由實驗⑥、⑦分別與實驗④對比，可初步判斷氧化銅、氧化鐵也能作氯酸鉀分解的催化劑，故填：④；
（5）實驗所用的三種物質，催化效果最好的是二氧化錳，因為相同條件下，二氧化錳催化的分解溫度最低；
故填：二氧化錳；
（6）根據催化劑在化學反應前后質量和化學性質不變，若要證明氧化鐵是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后質量和化學性質不變，可以驗證質量，也可驗證化學性質，如將實驗⑦充分反應后的固體進行溶解、過濾、洗滌、干燥后稱量，質量為1g，說明氧化鐵在反應前后質量不變；
故填：質量；化學性質；將實驗⑦充分反應后的固體進行溶解、過濾、洗滌、干燥后稱量，質量為1g，說明氧化鐵在反應前后質量不變；
探究活動一（1）有大量氣泡產生，木條復燃；
（2）取10mL蒸餾水于試管中，加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管中；
（3）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
　探究活動二　（4）④；
（5）二氧化錳；
（6）質量；化學性質；將實驗⑦充分反應后的固體進行溶解、過濾、洗滌、干燥后稱量，質量為1g，說明氧化鐵在反應前后質量不變．

點評 實驗現象是物質之間相互作用的外在表現，因此要學會設計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質之間相互作用的實質奠定基礎．