Question

4．徐浩南同學在一次課外實驗探究酸的化學性質時誤將過氧化氫（H₂O₂）溶液與氧化鐵（Fe₂O₃）粉末混合，發現有大量氣泡產生．聯想到二氧化錳（MnO₂）可作為H₂O₂分解的催化劑，那么，Fe₂O₃能否作為H₂O₂分解的催化劑呢？請你一起參與探究，并填寫下列空白．
【猜想】Fe₂O₃能否作為H₂O₂分解的催化劑．
【實驗驗證】徐浩南同學一次設計了三個實驗
【實驗1】取一定量的H₂O₂溶液于試管中，觀察到有極少量氣泡產生，伸入帶火星的木條，觀察到木條沒有復燃，說明H₂O₂溶液常溫下分解緩慢．
【實驗2】在實驗一的試管中加入3g Fe₂O₃粉末，有大量氣泡產生，然后伸入帶火星的木條，觀察到木條復燃，說明Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率．
【實驗3】待反應結束后，將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質量仍為3g，說明反應前后Fe₂O₃的質量保持不變．
【實驗結論】徐浩南同學認為，Fe₂O₃粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．
【反思評價】孫卓文同學認為要證明徐浩南同學的結論正確，僅做這三個實驗還不充分，需要補充一個探究實驗，探究Fe₂O₃的化學性質在反應前后不變．
【拓展】下表是同學們探究影響H₂O₂分解因素時所記錄的部分數據：
用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需時間

時間/min  濃度 催化劑	30%H2O2溶液	15%H2O2溶液	5%H2O2溶液
加入3g MnO2	0.2	0.8	2.0
加入3g Fe2O3	7.0	9.0	16.0

通過對表格中的數據進行分析，你能得出的結論是相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或相同條件下，H₂O₂濃度越大，反應越快）．
【延伸】小明同學看到Fe₂O₃也能做H₂O₂分解的催化劑，還聯想到一種藍色的CuSO₄溶液也能做H₂O₂分解的催化劑，請你一起參與計算：
（1）CuSO₄的相對分子質量160；
（2）80gCuSO₄中銅元素的質量為32g．

Answer 1

分析 【實驗驗證】根據催化劑的特點去分析該題，催化劑的特點：催化劑只改變反應速率，但本身的質量和化學性質不變進行解答；
【拓展】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；
【延伸】（1）根據CuSO₄可知硫酸銅的相對分子質量進行解答；
（2）根據氧元素的質量分數可以求出氧化鐵的質量即可．

解答 解：【實驗驗證】實驗二：把帶火星的小木條深入試管中，小木條復燃，證明試管中有氧氣生成．說明了Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率
實驗三：洗滌、干燥、稱量，固體質量仍為wg，說明反應前后Fe₂O₃的質量保持不變；
【反思評價】實驗二已證明Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率，實驗三證明反應前后Fe₂O₃的質量保持不變，
根據催化劑的特點，要想證明Fe₂O₃是該反應的催化劑，還需證明Fe₂O₃的化學性質沒有改變；
【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三氧化二鐵，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，
說明了相同條件下，MnO₂的催化效果比Fe₂O₃好（或其他條件相同的情況下，H₂O₂濃度越大，產生氧氣的速率越快．
【延伸】（1）根據CuSO₄可知硫酸銅的相對分子質量=64+32+16×4=160；故填：160；
（2）80g CuSO₄中銅氧元素的質量是：80g×$\frac{64}{160}$=32g．
故答案為：實驗二 Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率；
實驗三  Fe₂O₃的質量在化學反應前后沒有發生改變；
【反思評價】探究Fe₂O₃的化學性質在反應前后不變；
【拓展】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）；
【延伸】（1）160；
（2）32g．

點評 本題屬于實驗探究題，作此題時要理清思路，不要漏掉實驗步驟．