Question

【題目】人教版新課標(biāo)化學(xué)九年級上冊教材中“分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的催化作用”，以及“尋找新的催化劑”研究性實(shí)驗(yàn)，引起了化學(xué)探究小組的興趣。

（提出問題）氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其效果如何？

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
Ⅰ．分別量取5％過氧化氫溶液放出A、B兩支試管中，向A試管中加入氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星的木條，觀察現(xiàn)象。	A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星的木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象
Ⅱ．待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象	試管中均產(chǎn)生所泡，帶火星的木條均復(fù)燃
Ⅲ．將實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為
Ⅳ．分別量取5％過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C試管中加入氧化鐵粉末，向D試管中加入二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象

（實(shí)驗(yàn)結(jié)論）

（1）A中產(chǎn)生的氣體是______。

（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的______和______在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑。

（3）寫出氧化鐵催化過氧化氫分解的文字表達(dá)式：___________________________________。

（實(shí)驗(yàn)評價(jià)）

（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是__________________________________。

（5）若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此可以得到的結(jié)論是____________。

（6）興趣小組同學(xué)又進(jìn)一步探究二氧化錳的質(zhì)量對催化效果的影響。圖Ⅰ是利用壓強(qiáng)傳感器研究“二氧化錳質(zhì)量對過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣速率的影響”的實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)測得相關(guān)數(shù)據(jù)整理如圖Ⅱ所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是_________________________。

（實(shí)驗(yàn)拓展）

（7）查閱資料得知：、、豬肝、馬鈴薯等也可以作過氧化氫溶液分解的催化劑。下列有關(guān)催化劑的說法中正確的是______。

A．只能作氧化氫溶液分解的催化劑

B．同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑

C．催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率

D．用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物

（8）你還能想到什么因素能影響過氧化氫分解的速率？請舉一例說明。因素_____________；實(shí)驗(yàn)方法：____________________。

Answer 1

【答案】氧氣 化學(xué)性質(zhì) 質(zhì)量 過氧化氫水＋氧氣 對比二氧化錳與氧化鐵的催化效果 在其他條件相同情況下，二氧化錳催化效果更好 在其他條件相同情況下，二氧化錳質(zhì)量越大，過氧化氫分解速率越快 B 催化劑的種類（溫度等） 分別取等質(zhì)量等濃度的過氧化氫溶液，依次加入等量、不同種類的催化劑，記錄收集等體積氧氣所需要的時(shí)間

【解析】

（1）氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃，所以有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，可知A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；

（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；

（3）氧化鐵催化過氧化氫分解的文字表達(dá)式：過氧化氫水＋氧氣；

（4）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；

（5）若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；

（6）由圖中數(shù)據(jù)可知，二氧化錳的質(zhì)量大小能夠影響反應(yīng)的速率，但是不影響產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量，因此根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是二氧化錳的質(zhì)量越大，過氧化氫分解速率越快；

（7）A、MnO2不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應(yīng)的催化劑，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)題目的信息可知同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；C、催化劑不只是加快化學(xué)反應(yīng)的速率，還能減慢化學(xué)反應(yīng)的速率，故C錯(cuò)誤；D、用作催化劑的物質(zhì)可能是其它反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯(cuò)誤；

（8）影響過氧化氫分解速率的因素還有催化劑的種類；可以取濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定收集150mL氧氣所需的時(shí)間即可；會(huì)出現(xiàn)濃度相同、質(zhì)量相同的過氧化氫溶液分別加入不同種類的同質(zhì)量的催化劑產(chǎn)生氣體的速率不同的現(xiàn)象；于是我們可以得出結(jié)論說不同種類的催化劑對影響反應(yīng)的速率效果不同。