Question

8．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，發(fā)現(xiàn)將紅磚粉末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：
【查閱資料】紅磚粉末的主要成分有氧化鐵、硅酸鈉等
（1）【提出問題】什么物質(zhì)是該反應(yīng)催化劑？
（2）【猜想與假設(shè)】下面是組內(nèi)兩位同學(xué)所作的猜想，請你完成小芳的猜想．
【假設(shè)一】小芳：紅磚粉末里的 ①是H₂O₂溶液分解反應(yīng)的催化劑．
【假設(shè)二】小華：紅磚粉末里的硅酸鈉是H₂O₂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10mL5%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．	②產(chǎn)生大量氣泡，帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的化學(xué)方程式 ③2H2O2$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H2O+O2↑假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入 ④硅酸鈉，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 ⑤不成立 （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：⑥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．
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：⑦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．
H₂O₂生成O₂的快慢與哪些因素有關(guān)？請你幫助他們繼續(xù)探究．（只要求提出假設(shè)和實(shí)驗(yàn)方案）
【假設(shè)】過氧化氫溶液的濃度，溫度，催化劑的質(zhì)量，顆粒大小
【實(shí)驗(yàn)方案】取體積相等，濃度相等的過氧化氫溶液于兩支試管中，分別加入5g、10g二氧化錳，比較反應(yīng)的速率．

Answer 1

分析 本題涉及到“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，知氧化鐵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：（2）【猜想與假設(shè)】【假設(shè)一】小芳：紅磚粉末里的 ①氧化鐵是H₂O₂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10mL5%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．	②產(chǎn)生大量氣泡，帶火星的木條復(fù)燃	反應(yīng)的化學(xué)方程式 ③2H2O2$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H2O+O2↑假設(shè)一成立
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：取10mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入 ④硅酸鈉，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 ⑤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：⑥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；
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明其中的某一點(diǎn)理由：⑦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)沒有取體積相等，濃度相等的過氧化氫溶液于兩支試管中，分別加入5g、10g二氧化錳，比較反應(yīng)的速率變；
【假設(shè)】過氧化氫溶液的濃度，溫度，催化劑的質(zhì)量，顆粒大��；
【實(shí)驗(yàn)方案】取體積相等，濃度相等的過氧化氫溶液于兩支試管中，分別加入5g、10g二氧化錳，比較反應(yīng)的速率．
故答案為：（2）氧化鐵；
（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
	②產(chǎn)生大量氣泡，帶火星的木條復(fù)燃	③2H2O2$\frac{\underline{\;氧化鐵\;}}{\;}$2H2O+O2↑
		⑤不成立

（4）【討論交流】⑥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；
⑦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)沒有取體積相等，濃度相等的過氧化氫溶液于兩支試管中，分別加入5g、10g二氧化錳，比較反應(yīng)的速率變；
【假設(shè)】過氧化氫溶液的濃度，溫度，催化劑的質(zhì)量，顆粒大小；
【實(shí)驗(yàn)方案】取體積相等，濃度相等的過氧化氫溶液于兩支試管中，分別加入5g、10g二氧化錳，比較反應(yīng)的速率．

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．