Question

9．由于MnO₂和CuSO₄溶液都能作H₂O₂溶液分解的催化劑，某校化學(xué)興趣小組想探究其他一些金屬氧化物和鹽溶液是否也可以作H₂O₂溶液分解的催化劑．請你參與他們的探究過程．
【進(jìn)行猜想】小華的猜想：Al₂O₃能作過氧化氫分解的催化劑．
                  小明的猜想：FeCl₃溶液能作過氧化氫分解的催化劑．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】請你填寫下表空白處：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
小華的實(shí)驗(yàn)		③的現(xiàn)象是 試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃	Al2O3和FeCl3溶液都能作為H2O2溶液分解的催化劑
小明的實(shí)驗(yàn)

【反思】①有的同學(xué)認(rèn)為小華的實(shí)驗(yàn)，不能完全證明Al₂O₃是H₂O₂溶液分解的催化劑．還應(yīng)補(bǔ)充探究Al₂O₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有改變．
②已知FeCl₃在水中可解離出Fe³⁺和Cl^-，同學(xué)們又提出以下猜想：
甲同學(xué)的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同學(xué)的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
丙同學(xué)的猜想是：真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-；
同學(xué)們認(rèn)為最不可能的是甲同學(xué)的猜想，理由是過氧化氫溶液中有水．
同學(xué)們對余下的兩個(gè)猜想，用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究．請你完成下面的實(shí)驗(yàn)報(bào)告：

實(shí)驗(yàn)過程	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
向盛有5mL5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的HCl，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現(xiàn)象	Cl-不能催化分解H2O2
向盛有5mL5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的Fe（NO3）3溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃	乙同學(xué)猜想成立，反應(yīng)的化學(xué)方程式是2H2O2$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H2O+O2↑

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】小華的實(shí)驗(yàn)中沒加氧化鋁之前木條沒有復(fù)燃，說明過氧化氫的分解速率較慢，而加入氧化鋁后木條復(fù)燃，說明過氧化氫的分解速率加快；根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以判斷氯化鐵溶液起到了催化劑的作用，可以據(jù)此解答該題；
【反思】①根據(jù)催化劑的概念來分析；
②根據(jù)過氧化氫溶液中含有水，分析最不可能的猜想；
對于實(shí)驗(yàn)過程1可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析結(jié)論；實(shí)驗(yàn)過程2為了驗(yàn)證Fe³⁺對的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析結(jié)論即可．

解答 解：【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】因?yàn)閮晌煌瑢W(xué)通過實(shí)驗(yàn)得出了Al₂O₃和FeCl₃溶液都能作為H₂O₂溶液分解的催化劑，所以實(shí)驗(yàn)③的現(xiàn)象是試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃；故填：試管中有大量氣泡產(chǎn)生；
【反思】①根據(jù)催化劑的定義可以知道，若證明一種物質(zhì)為催化劑，除了驗(yàn)證能否改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速度外，還得驗(yàn)證其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)也沒有發(fā)生改變；故填：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
②由過氧化氫溶液中含有水可知，最不可能的是甲同學(xué)的猜想，理由是過氧化氫溶液中有水；故填：過氧化氫溶液中有水；
由向H₂O₂溶液的試管中加入少量的HCl溶液，不能使帶火星的木條復(fù)燃可知，F(xiàn)eCl₃溶液中的Cl^-不能催化分解H₂O₂；
為了驗(yàn)證Fe³⁺對H₂O₂的催化分解，另向盛有5mL、15%的H₂O₂溶液的試管中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃；對應(yīng)結(jié)論：起催化作用的是Fe³⁺；過氧化氫在氯化鐵溶液的催化作用下分解為水和氧氣．
故填：Cl^-不能催化分解H₂O₂；Fe（NO₃）₃溶液；試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃；2H₂O₂$\frac{\underline{\;FeCl_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．

點(diǎn)評 催化劑的特點(diǎn)可以概括為“一變二不變”，一變是能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率，二不變是指質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后保持不變．要探究一種物質(zhì)能否作為化學(xué)反應(yīng)的催化劑，必須同時(shí)具備上述特點(diǎn)．