Question

小麗同學(xué)在一次課外實驗時，將過氧化氫（H₂O₂）溶液與氧化鐵（Fe₂O₃）粉末混合，發(fā)現(xiàn)有大量氣泡產(chǎn)生．她聯(lián)想到二氧化錳（MnO₂）可作為H₂O₂分解的催化劑，那么，F(xiàn)e₂O₃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】小麗同學(xué)一次設(shè)計了三個實驗
實驗一  取一定量的H₂O₂溶液于試管中，觀察到有極少量氣泡產(chǎn)生，伸入帶火星的木條，觀察到木條沒有復(fù)燃，說明H₂O₂溶液常溫下分解緩慢．
實驗二  在實驗一的試管中加入wg Fe₂O₃粉末，有大量氣泡產(chǎn)生，然后伸入帶火星的木條，觀察到木條復(fù)燃，說明

 

．
實驗三  待反應(yīng)結(jié)束后，將試管里的不溶物濾出，并洗滌、干燥、稱量，固體質(zhì)量仍為wg，說明

 

．
【實驗結(jié)論】小麗同學(xué)認為，F(xiàn)e₂O₃粉末可以作為H₂O₂分解的催化劑．
【反思評價】小江同學(xué)認為要證明小麗同學(xué)的結(jié)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

 

．（不必寫出具體的實驗操作步驟）
【拓展】下表是同學(xué)們探究影響H₂O₂分解因素時所記錄的部分數(shù)據(jù)：
用足量等體積H₂O₂溶液制取相同體積O₂所需時間

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

通過對表格中的數(shù)據(jù)進行分析，你能得出的結(jié)論是

 

．
【延伸】小明同學(xué)看到Fe₂O₃也能做H₂O₂分解的催化劑，還聯(lián)想到一種藍色的CuSO₄溶液也能做H₂O₂分解的催化劑，請你繼續(xù)解決以下問題：
（1）請寫出過氧化氫和硫酸銅溶液混合制氧氣的文字或者符號表達式

 

；
（2）CuSO₄的相對分子質(zhì)量

 

，其中硫元素和氧元素的質(zhì)量比

 

．
（3）80g CuSO₄與多少克MnO₂含有相等質(zhì)量的氧元素？（寫出計算過程，結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

考點：催化劑的特點與催化作用,相對分子質(zhì)量的概念及其計算,元素質(zhì)量比的計算,化合物中某元素的質(zhì)量計算,書寫化學(xué)方程式、文字表達式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：【實驗驗證】根據(jù)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(yīng)速率，但本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變進行解答；
【拓展】根據(jù)對比實驗數(shù)據(jù)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(yīng)越快）進行解答；
【延伸】（1）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書寫方法、步驟進行書寫；
（2）根據(jù)CuSO₄可知硫酸銅的相對分子質(zhì)量進行解答；
（3）根據(jù)氧元素的質(zhì)量分數(shù)可以求出氧化鐵的質(zhì)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(fù)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(zhì)量仍為wg，說明反應(yīng)前后Fe₂O₃的質(zhì)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(yīng)前后Fe₂O₃的質(zhì)量保持不變，
根據(jù)催化劑的特點，要想證明Fe₂O₃是該反應(yīng)的催化劑，還需證明Fe₂O₃的化學(xué)性質(zhì)沒有改變．
【拓展】分析表格數(shù)據(jù)可知：當(dāng)雙氧水濃度相同時，向其中加入等質(zhì)量的二氧化錳和三氧化二鐵，發(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生氧氣的速率越快．
【延伸】（1）過氧化氫在硫酸銅的催化作用下生成水和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H₂O₂

CuSO4  .

H₂O+O₂↑；文字表達式是：過氧化氫

硫酸銅

水+氧氣．
（2）根據(jù)CuSO₄可知硫酸銅的相對分子質(zhì)量=64+32+16×4=160；根據(jù)化合物中各元素質(zhì)量比=各元素的相對原子質(zhì)量×原子個數(shù)之比，其中硫元素和氧元素的質(zhì)量比：32：（16×4）=1：2．
（3）設(shè)與80gCuSO₄含有相等質(zhì)量的氧元素的MnO₂的質(zhì)量為x．
80g×

16×4

160

=x×

16×2

87

x=87g
答：80gCuSO₄與87gMnO₂含有相等質(zhì)量的氧元素．
故答案為：實驗二 Fe₂O₃能加快H₂O₂的分解速率；實驗三  Fe₂O₃的質(zhì)量在化學(xué)反應(yīng)前后沒有發(fā)生改變．
【反思評價】Fe₂O₃的化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)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(yīng)越快）；
【延伸】（1）2H₂O₂

CuSO4  .

H₂O+O₂↑（過氧化氫

硫酸銅

水+氧氣）．
（2）160；  
（3）80gCuSO₄與87gMnO₂含有相等質(zhì)量的氧元素．

點評：此題屬于實驗探究題，作此題時要理清思路，不要漏掉實驗步驟．