Question

催化剂在生产、生活中有重要的作用．实验室用H₂O₂分解制氧气，常用MnO₂做催化剂．
[提出问题]其他物质作H₂O₂分解的催化剂吗？
[猜想]甲同学认为CuO或Fe₂O₃可以代替MnO₂，因为按物质的简单分类，它们都属于______．
[设计实验]甲同学按下面步骤进行实验：
①在试管中加入5mL5%的H₂O₂溶液，把带火星的木条伸入试管；
②用精密的天平准确称量0.5g Fe₂O₃红色粉末，并将其加入另一只试管中；
③在步骤②的试管中加入5mL5%的H₂O₂溶液，把带火星的木条伸入试管；
④待步骤③的试管中没有气泡后，进行“某一操作”，将固体洗净、干燥，称量，得红色固体质量仍为0.5g．
[现象]甲同学观察到步骤①中的现象______，步骤③中带火星的木条复燃．
[反思]步骤④中进行的“某一操作”是______．乙同学认为在步骤④后还需增加一个实验，请你写出该实验的操作方法和现象______．
[结论]通过以上实验步骤得出的结论是______．请你再举一生活中应用催化剂的事例______．

Answer 1

【答案】分析：根据催化剂在反应中的特点，要想证明某种物质是催化剂，首先，加入这种物质前后反应速率是不是变化非常明显，其次反应前后这种物质的化学性质、质量均不变；如果该物质加入后，化学反应速率发生了明显改变，而自身在反应前后化学性质和质量都没有改变，可证明该物质为此反应的催化剂．
解答：解：[猜想]CuO、Fe₂O₃、MnO₂三种物质均为两种元素组成且含氧元素的氧化物；
[现象]常温下5mL5%的H₂O₂溶液分解缓慢，放出的氧气不足以使带火星的木条复燃；甲同学观察不到步骤①中伸入的带火星木条的复燃；
[反思]为证明氧化铁作为反应的催化剂，除以上检验加快反应速度外，还需要分离反应后剩余物中的氧化铁，以测定其质量不变．由于反应后氧化铁不溶于水故采用过滤的方式进行分离．
在确认质量不变时，还需要证明分离出来的固体氧化铁的化学性质是否发生了改变，通常采取再利用其做一次相同的催化作用实验；
[结论]通过实验分析可知氧化铁确实起到了催化剂的作用；日常生活中有关催化剂的反应如用催化剂将汽车尾气中的有害气体转化成无害物质，只要合理即可．
故答案是：
[猜想]氧化物；
[现象]带火星的木条没有复燃；
[反思]过滤；将得到的Fe₂O₃再次加入过氧化氢溶液中；
[结论]Fe₂O₃可以用作过氧化氢溶液分解的催化剂；应用催化剂将汽车尾气中的有害气体转化成无害物质．
点评：此题考查了催化剂及催化作用的实验验证方法，利用实验分别进行了催化剂特性的验证，即化学反应前后催化剂质量没有增减，化学性质不会改变．