Question

邏輯推理是化學(xué)學(xué)習(xí)常用的思維方法．某校研究性學(xué)習(xí)小組在做“尋找新的催化劑”課題時(shí)，發(fā)現(xiàn)將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中，也可以加快過氧化氫的分解速率．于是，他們對此展開探究：
（1）提出問題：什么物質(zhì)是該反應(yīng)催化劑？
（2）設(shè)猜想與假設(shè)：下面是組內(nèi)兩位同學(xué)所作的猜想，請你完成小華的猜想．
假設(shè)一：小芳同學(xué)：鐵釘表面的氧化鐵是H₂0₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．
假設(shè)二：小華同學(xué)：鐵釘里的

 

是H₂0₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．
（3）實(shí)驗(yàn)與結(jié)論：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：把一定質(zhì)量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．		反應(yīng)的化學(xué)方程式為：   假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入   ，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	假設(shè)二   （填“成立”或“不成立”）

（4）討論交流：
同學(xué)們討論后認(rèn)為，小芳的“實(shí)驗(yàn)I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧
氣的催化劑，理由是：

 

．
請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（寫出實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論）證明其中的某一點(diǎn)理由：

 

．
（5）反思與評價(jià)：
小強(qiáng)通過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時(shí)間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小強(qiáng)覺得很奇怪，你能猜想其中的原因嗎？

 

．

Answer 1

分析：此題涉及到“尋找新的催化劑”，將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中探究過氧化氫溶液的分解速率，通過（1）步提出的問題再利用（2）步的猜想與假設(shè)，經(jīng)過（3）步的實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象得出結(jié)論，再經(jīng)過（4）步的討論交流，知氧化碳能做過氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質(zhì)不能做其反應(yīng)的催化劑．

解答：解：（1）圍繞提出問題，探究什么物質(zhì)是該反應(yīng)的催化劑．
    （2）設(shè)猜想與假設(shè)：生銹鐵釘?shù)慕M成主要是：氧化鐵和鐵．假設(shè)一：小芳同學(xué)：鐵釘表面的“氧化鐵”是H₂0₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．假設(shè)二：小華同學(xué)：鐵釘里的“鐵”是H₂0₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．故答案是：鐵（或鐵單質(zhì)）
   （3）實(shí)驗(yàn)與結(jié)論

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：把一定質(zhì)量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2H2O2 氧化鐵 . . 2H2O+O2↑ 假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵單質(zhì)，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	假設(shè)二 不成立．

（4）討論交流：同學(xué)們討論后認(rèn)為，小芳的“實(shí)驗(yàn)I”還不能夠確切的說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：還要驗(yàn)證氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變．
實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論，由（3）知：等待實(shí)驗(yàn)I中不再產(chǎn)生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產(chǎn)生氣泡，就證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)沒有變．
    （5）反思與評價(jià)：小強(qiáng)通過仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時(shí)間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小強(qiáng)覺得很奇怪，其中的原因是：答案Ⅰ：可能是鐵定中的鐵單質(zhì)被過氧化氫氧化變成氧化鐵，而后氧化鐵再去催化過氧化氫溶液分解；答案Ⅱ：可能是鐵定中的炭被過氧化氫氧化而后其產(chǎn)物再去催化過氧化氫溶液分解．
故答案為：
  （2）鐵
  （3）

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)Ⅰ：把一定質(zhì)量的氧化鐵粉末加入到裝有10 mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 2H2O2 氧化鐵 . . 2H2O+O2↑ 假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10 mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵單質(zhì)鐵單質(zhì)，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象．	無現(xiàn)象	假設(shè)二 不成立．

（4）還要驗(yàn)證氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后是否改變；等待實(shí)驗(yàn)I中不再產(chǎn)生氣泡，向管中加入過氧化氫溶液，若再產(chǎn)生氣泡，就證明氧化鐵的化學(xué)性質(zhì)沒有變；
 （5）答案Ⅰ：可能是鐵定中的鐵單質(zhì)被過氧化氫氧化變成氧化鐵，而后氧化鐵再去催化過氧化氫溶液分解；答案Ⅱ：可能是鐵定中的炭被過氧化氫氧化而后其產(chǎn)物再去催化過氧化氫溶液分解．

點(diǎn)評：本題的思路很明確，就是驗(yàn)證氧化鐵對過氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實(shí)驗(yàn)的步驟按部就班的完成．