Question

5．學校化學興趣小組知道二氧化錳能作過氧化氫分解的催化劑后，想再探究其他一些物質如氧化鋁是否也可作過氧化氫分解的催化劑．請你一起參與他們的探究過程，并填寫下列空白．
（1）【問題】Al₂O₃能作過氧化氫分解的催化劑嗎？
（2）【猜想】Al₂O₃能作過氧化氫的催化劑
（3）【實驗驗證】

	實驗步驟	實驗現象	實驗結論
實驗一	將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中	木條不復燃	常溫下過氧化氫溶液不分解
實驗二	在裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al2O3，然后將帶火星的木條伸入試管中	木條復燃	加入Al2O3能加快過氧化氫溶液的分解速率

（4）【結論】Al₂O₃能加快過氧化氫的分解速率，故Al₂O₃能作過氧化氫分解的催化劑
（5）【討論與反思】經過討論，有的同學認為只有上述兩個證據，不能證明Al₂O₃能作過氧化氫分解的催化劑，還要補充一個探究實驗：
實驗三：
【實驗目的】探究Al₂O₃在反應前后質量是否改變．
【實驗步驟】
①準確稱量Al₂O₃（少量）的質量；
②完成實驗二；
③待反應結束，將實驗二試管里的物質進行過濾，洗滌，干燥，稱量；
④對比反應前后Al₂O₃的質量．
【討論】
如果Al₂O₃在反應前后質量不變，則說明Al₂O₃可以作過氧化氫分解的催化劑．
（6）但小穎認為，要證明猜想，上述三個實驗還不足夠，還需要增加一個探究實驗．請你寫出實驗名稱與內容．（用一句話概括）Al₂O₃的化學性質在反應后是否改變．
【拓展】下表是丙同學探究影響過氧化氫分解因素時所記錄的部分數據，通過對數據分析，你能得出什么結論？如能得到正確結論，獎勵4分（化學試卷總分不超過60分）．
①相同條件下，MnO₂的催化效果比Al₂O₃好；
②其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產生氧氣的速率越快．
用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需的時間：

濃度 時間/min 催化劑	30%H2O2溶液	15% H2O2溶液	5% H2O2溶液
加入Wg 二氧化錳	0.2	0.8	2.0
加入Wg  Al2O3	7.0	9.0	16.0

Answer 1

分析 在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質叫做催化劑（又叫觸媒）．要探究一種物質能否作為化學反應的催化劑，一般要注意從三個方面入手進行：一是探究加入該物質能否改變化學反應速率；二是探究反應前后該物質的質量是否改變；三是探究化學反應前后該物質的化學性質是否改變．根據對比實驗數據可知相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或相同條件下，H₂O₂濃度越大，反應越快）進行解答．

解答 解：通過實驗一探究Al₂O₃對過氧化氫分解速率的影響．實驗1的步驟是：將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中，帶火星的木條不復燃，可見常溫下過氧化氫分解速率很慢．然后在裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al₂O₃，帶火星的木條復燃，可見，Al₂O₃能加快過氧化氫的分解速率．但不能說Al₂O₃就是過氧化氫的催化劑．
實驗三：通過實驗前后兩次稱量，可知實驗三是探究Al₂O₃在反應前后質量是否改變．將實驗二反應后的物質進行過濾可得到Al₂O₃，必須經過洗滌、烘干后才稱量，減少實驗數據的誤差．
最后，還必須在增加一個實驗：探究Al₂O₃的化學性質在反應后是否改變．只有Al₂O₃具備既能改變化學反應速率，其質量和化學性質在反應前后又保持不變，才能作為過氧化氫分解的催化劑．
【拓展】分析表格數據可知：當雙氧水濃度相同時，向其中加入等質量的二氧化錳和氧化鋁，發現生成等量的氧氣所需要的時間是不同的，加二氧化錳的雙氧水產生氧氣的速率快；
故答案是：（3）

	實驗步驟	實驗現象	實驗結論
實驗一	將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中	木條不復燃	常溫下過氧化氫溶液不分解
實驗一	在裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al2O3 ；，然后將帶火星的木條伸入試管中	木條復燃	加入Al2O3能加快過氧化氫溶液的分解速率

實驗三：Al₂O₃在反應前后質量是否改變； 干燥；
（6）Al₂O₃的化學性質在反應后是否改變．
【拓展】相同條件下，MnO₂的催化效果比Al₂O₃好；其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產生氧氣的速率越快．

點評 此題探究Al₂O₃是不是過氧化氫分解反應的催化劑．中考有關催化劑的考查主要集中在催化劑的作用和探究某物質是不是過氧化氫或氯酸鉀分解反應的催化劑．催化劑的特點可以概括為“一變二不變”，一變是能夠改變化學反應速率，二不變是指質量和化學性質在化學反應前后保持不變．要探究一種物質能否作為化學反應的催化劑，必須同時具備上述特點．