Question

【题目】课本“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。

【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，其催化效果如何?

【实验探究】

【实验结论】

(1)A中产生的气体是______________。

(2)实验II、III证明：氧化铁的 ___________和_____________ 在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。

(3)写出氧化铁催化过氧化氢溶液分解的文字表达式___________________________。

【实验评价】

(1)实验设计IV的目的是___________________________________________。

(2)若实验IV观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是________。

【实验拓展】

(1)查阅资料得知：氧化铜、硫酸铜、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是_______________(填序号)。

A.MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂

B.同一个化学反应可以有多种催化剂

C.催化剂只能加快化学反应的速率

D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物

(2)实验创新是中学生最为重要的科学素养。下图是某学校的师生对“MnO2催化H2O2溶液分解实验装置的创新设计”，实验过程如下：

①将一支球形干燥管水平放置，用滴管吸取3ml(密度为1g/ml)质量分数为5%的H2O2加入干燥管的球泡内，再用药匙取0.2gMnO2粉末，加在干燥管的进气管的管壁上。

②点燃橡胶塞上棒香后，塞紧干燥管并将其竖立，观察到带火星的棒香立即复燃。

对该创新实验的评价，你认为不合理的是__________(填序号)。

A.实验中所用的仪器、材料及药品均易得到

B.实验使用的药品用量太大

C.反应速度太慢，耽误时间

D.实验现象明显，整个装置好似点燃的灯塔，趣味性强

Answer 1

【答案】 氧气 质量 化学性质 过氧化氢水+氧气 探究氧化铁是否比二氧化锰的催化效果更好 二氧化锰的催化效果比氧化铁好 B BC

【解析】催化剂是在化学反应中能够改变反应速率且反应前后自身质量和化学性质不改变的物质，根据催化剂在反应前后质量不改变和作用效果设计实验进行探究不同物质对过氧化氢的催化作用。

【实验结论】

（1）试管A中加入了5mL 5%的过氧化氢溶液和a g氧化铁，带火星的木条伸入A试管中，木条复燃，证明试管A中产生了能够支持燃烧的氧气，故A试管中产生的气体为氧气，故答案为：氧气。

（2）实验Ⅱ中，将A试管中反复加入多次过氧化氢溶液，证明氧化铁固体的催化效果未发生改变，证明了反应前后氧化铁的化学性质未改变；实验Ⅲ中，将反应后的固体过滤、洗涤、干燥后称量，前后固体质量未改变，证明反应前后氧化铁的质量未改变，故答案为：质量；化学性质。

（3）过氧化氢在氧化铁做催化剂条件下分解产生氧气和水，反应的文字表达式为过氧化氢水+氧气，故答案为：过氧化氢水+氧气。

【实验评价】

（1）实验Ⅳ取C、D两支试管，分别加入等量的过氧化氢溶液，再分别加入等量的氧化铁和二氧化锰固体，观察产生气体的快慢，通过控制变量法探究氧化铁和二氧化锰的催化效果，故实验Ⅳ的目的是探究氧化铁和二氧化锰的催化效果哪个更好，故答案为：探究氧化铁是否比二氧化锰的催化效果更好。

（2）实验Ⅳ中观察到加入二氧化锰的D试管中产生气泡的速率更快，证明二氧化锰的催化效果比氧化铁更好，故答案为：二氧化锰的催化效果比氧化铁好。

【实验拓展】

（1）A.MnO2可作为过氧化氢分解的催化剂，也可作为其他反应的催化剂，故A错误；

B.氧化铁、氧化铜、二氧化锰等物质均可催化过氧化氢分解，证明同一个化学反应可以有多种催化剂，故B正确；

C.催化剂可以改变反应速率，包括加快反应速率和降低反应速率，故C错误；

D.对于某些反应，物质可作为该反应的催化剂，在其他反应中也可作为反应的反应物和生成物，故D错误。

（2）A.实验中所使用的干燥管和过氧化氢溶液、二氧化锰均是实验室中常用仪器和试剂，故A正确；

B.反应所需试剂用量为3mL 5%的H2O2和0.2g MnO2，药品用量不多，故B错误；

C.竖立干燥管后，观察到棒香立即复燃，证明反应速率很快，故C错误；

D.干燥管中棒香复燃后，整个装置类似于灯塔，趣味性很强，故D正确。