Question

某校化学兴趣小组将用剩的过氧化氢溶液倒入放有生锈铁钉的废液缸中，发现产生了大量的气泡，经检验此气体为氧气．根据学过的知识初步判断，是生锈铁钉中的某种物质加快了过氧化氢的分解，那么究竟是哪种物质加快了过氧化氢的分解速率？
请你参与他们的研究，分享和体验探究实验的快乐．
【猜想与假设】甲同学：铁钉表面的氧化铁加快了H₂O₂的溶液分解．
乙同学：铁钉里的

 

加快了H₂O₂的溶液分解．
【设计方案和实验】完成下列表格

实验方案	实验现象	结论
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入2g 氧化铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．		甲同学结论成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入   粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．	无现象	乙同学结论   ．（填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】丙同学认为“方案一”只能说明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能说Fe₂O₃就一定是催化剂．你是否支持丙同学的观点？

 

，如果要证明氧化铁是催化剂，就要设计一个实验来证明，这个实验的设计原理是

 

．
（提示：下面小题若答对将奖励4分，但化学总分不超过60分．）
【反思与评价】除了催化剂能改变H₂O₂溶液的分解速率外，请你写出一种能改变H₂O₂溶液分解速率的因素

 

．
你的设计方案是

 

．

Answer 1

考点：催化剂的特点与催化作用

专题：科学探究

分析：【猜想与假设】根据题中信息解答；
【设计方案和实验】根据实验过程及现象得出结论；
[讨论交流]可知氧化铁能做过氧化氢溶液的催化剂，而铁单质不能做其反应的催化剂，证明氧化铁是催化剂，就要设计一个实验来证明，根据催化剂的特性解答；
【反思与评价】根据催化剂的特性解答；

解答：解：
[猜想与假设]生锈铁钉的组成主要是：氧化铁和铁．甲同学猜想：铁钉表面的氧化铁加快了H₂O₂的溶液分解，因此乙同学：铁钉里的铁加快了H₂O₂的溶液分解．
[设计方案和实验]方案一：因甲同学结论成立，所以实验现象为有大量气泡产生，带火星木条复燃；
方案二：根据乙同学的猜想可知，应向盛有10mL 5% H₂O₂溶液的试管中加入铁粉；没有现象说明乙同学结论不成立；
[讨论交流]
“方案一”只能说明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能说Fe₂O₃就一定是催化剂，因为催化剂除了改变反应的速率之外，它的化学性质和质量在反应前后必须不变；如果要证明氧化铁是催化剂，还需要设计实验验证Fe₂O₃在反应前后质量和化学性质是否改变；
[反思与评]H₂O₂生成O₂的快慢与H₂O₂的质量分数有关．质量分数可能影响化学反应的速率，实验方案：同温下取2份质量相等，质量分数不同的H₂O₂溶液，分别加入质量相等的同种催化剂，测量收集一试管气体所需的时间．结果质量分数大的过氧化氢溶液生成的氧气快，先收集满．
答案：
【猜想与假设】铁；
【设计方案和实验】

实验方案	实验现象	结论
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入2g 氧化铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．	大量气泡产生，带火星木条复燃	甲同学结论成立．
方案二：向盛有10mL 5% H2O2溶液的试管中加入 铁粉末，将一根带火星的木条放在试管口，观察现象．	无现象	乙同学结论 不成立．（填“成立”或“不成立”）

【讨论交流】支持；设计实验验证Fe₂O₃在反应前后质量和化学性质是否改变；
【反思与评价】质量分数可能影响化学反应的速率．
同温下取2份质量相等，质量分数不同的H₂O₂溶液，分别加入质量相等的同种催化剂，测量收集一试管气体所需的时间．结果质量分数大的过氧化氢溶液生成的氧气快，先收集满．

点评：本题的思路很明确，就是验证氧化铁对过氧化氢分解是否有催化作用，按照探究实验的步骤按部就班的完成．