Question

【题目】某学习小组在做“寻找新的催化剂”课题时，发现将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中，也可以加快过氧化氢的分解速率。于是，他们对此展开探究：

（提出问题）什么物质是该反应的催化剂？

（猜想与假设）

假设一：小芳同学：铁钉表面的氧化铁是溶液分解反应的催化剂。

假设二：小华同学：铁钉里的铁是溶液分解反应的催化剂。

（实验与结论）

实验操作	实验现象	实验结论
实验Ⅰ：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象。	①________	假设一成立
实验Ⅱ：取的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入②________，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象。	无现象	假设二③________（填“成立”或“不成立”）

（反思与交流）（1）同学们讨论后认为，小芳的“实验Ⅰ”还不能确切说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，理由是：④________；请你设计实验（写出实验操作、现象及结论）证明其中的某一点理由：⑤________。

（2）小强观察发现“实验Ⅱ”中一直没有现象的试管，过了一段时间后试管中也出现了气体，小强觉得奇怪。你猜想其中的原因是：⑥________。

（拓展提升）贝壳的主要成分是碳酸钙，请回答以下问题：

（1）碳酸钙中碳、氧两种元素的质量比为________。

（2）若实验测得某贝壳中碳酸钙的质量分数为，则该贝壳中含有的钙元素质量相当于多少 生石灰中含有的钙元素的质量。（写出计算过程）_______g

Answer 1

【答案】带火星的木条复燃 铁粉 不成立 有可能是氧化铁与双氧水反应产生氧气，要说明氧化铁是催化剂，还要证明氧化铁的质量和化学性质在反应前后没有改变 实验操作：待实验I中不再产生气泡时，再向管中加入过氧化氢溶液；

实验现象：溶液中又产生气泡；

实验结论：氧化铁的化学性质在反应前后没有改变。

或者实验操作：把1g的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中，待充分反应不再产生气泡后，分离出固体粉末，充分干燥后，称量固体的质量；

实验现象：反应后氧化铁粉末的质量为1g；

实验结论：氧化铁的质量在反应前后没有改变。 可能铁单质被过氧化氢氧化变成氧化铁，然后氧化铁催化过氧化氢溶液分解 1:4 设生石灰的质量为x，则有：

解得x=44.8g

答：100g该贝壳中含有的钙元素质量相当于44.8g生石灰中含有的钙元素的质量。

【解析】

将生锈的铁钉放到过氧化氢溶液中，也可以加快过氧化氢的分解速率。对此展开探究：

提出问题：什么物质是该反应的催化剂？

猜想与假设：

假设一：小芳同学：铁钉表面的氧化铁是溶液分解反应的催化剂。

假设二：小华同学：铁钉里的铁是溶液分解反应的催化剂。

实验与结论：

实验操作

Ⅰ：把一定质量的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象。

根据实验结论：假设一成立，即氧化铁是溶液分解反应的催化剂；

可推测实验现象为：带火星的木条复燃

Ⅱ：取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入铁粉，并用一根带火星的小木条置于试管口，观察现象。

根据实验无现象，得出实验结论：假设二不成立。

反思与交流：

（1）同学们讨论后认为，小芳的“实验Ⅰ”还不能确切说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，理由是：有可能是氧化铁与双氧水反应产生氧气，要说明氧化铁是催化剂，还要证明氧化铁的质量和化学性质在反应前后没有改变；

可设计如下实验验证氧化铁的化学性质没有改变：

实验操作：待实验I中不再产生气泡时，再向管中加入过氧化氢溶液；

实验现象：溶液中又产生气泡；

实验结论：氧化铁的化学性质在反应前后没有改变。

可设计如下实验验证氧化铁的质量没有改变：

实验操作：把1g的氧化铁粉末加入到装有10mL5%的过氧化氢溶液的试管中，待充分反应不再产生气泡后，分离出固体粉末，充分干燥后，称量固体的质量；

实验现象：反应后氧化铁粉末的质量为1g；

实验结论：氧化铁的质量在反应前后没有改变。

（2）小强观察发现“实验Ⅱ”中一直没有现象的试管，过了一段时间后试管中也出现了气体，小强觉得奇怪。猜想其中的原因可能是铁单质被过氧化氢氧化变成氧化铁，然后氧化铁催化过氧化氢溶液分解。

拓展提升：

碳酸钙的化学式为，则有：

（1）碳酸钙中碳、氧两种元素的质量比为。

（2）设生石灰的质量为x，则有：

解得x=44.8g

答：100g该贝壳中含有的钙元素质量相当于44.8g生石灰中含有的钙元素的质量。