Question

【题目】逻辑推理是化学学习常用的思维方法．某校研究性学习小组在做“寻找新的催化剂”课题时，发现将红砖粉末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：
【查阅资料】红砖粉末的主要成分有氧化铁、硅酸钠等
【提出问题】什么物质是该反应催化剂？
【猜想与假设】下面是组内两位同学所作的猜想，请你完成小芳的猜想．
【假设一】小芳：红砖粉末里的 ①是H2O2溶液分解反应的催化剂．
【假设二】小华：红砖粉末里的硅酸钠是H2O2溶液分解反应的催化剂．
（1）【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．	②	反应的化学方程式 ③假设一成立
实验Ⅱ：取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入 ④ ， 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 ⑤ （填“成立”或“不成立”）

（2）【讨论交流】同学们讨论后认为，小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，理由是：⑥ ．
请你设计实验（写出实验步骤、实验现象及结论）证明其中的某一点理由：⑦ ．
H2O2生成O2的快慢与哪些因素有关？请你帮助他们继续探究．（只要求提出假设和实验方案）
（3）【假设】
（4）【实验方案】 ．

Answer 1

【答案】
（1）产生大量气泡，带火星的木条复燃；2H2O2 2H2O+O2↑；硅酸钠；不成立
（2）还要验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变；等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有变；等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有变
（3）过氧化氢溶液的浓度，温度，催化剂的质量，颗粒大小
（4）取体积相等，浓度相等的过氧化氢溶液于两支试管中，分别加入5g、10g二氧化锰，比较反应的速率
【解析】解：【猜想与假设】【假设一】小芳：红砖粉末里的 ①氧化铁是H2O2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．	②产生大量气泡，带火星的木条复燃	反应的化学方程式 ③2H2O2 2H2O+O2↑假设一成立
实验Ⅱ：取10mL5%的过氧化氢溶液于另一支试管中，加入 ④硅酸钠，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 ⑤不成立

【讨论交流】同学们讨论后认为，小芳的“实验I”还不能够确切的说明氧化铁就是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，理由是：⑥还要验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变；等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有变；
设计实验证明其中的某一点理由：⑦等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有取体积相等，浓度相等的过氧化氢溶液于两支试管中，分别加入5g、10g二氧化锰，比较反应的速率变；
【假设】过氧化氢溶液的浓度，温度，催化剂的质量，颗粒大小；
【实验方案】取体积相等，浓度相等的过氧化氢溶液于两支试管中，分别加入5g、10g二氧化锰，比较反应的速率．
所以答案是：氧化铁；【实验与结论】

实验操作	实验现象	实验结论
	②产生大量气泡，带火星的木条复燃	③2H2O2 2H2O+O2↑
		⑤不成立

【讨论交流】⑥还要验证氧化铁的质量和化学性质反应前后是否改变；等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有变；
⑦等待实验I中不再产生气泡，向管中加入过氧化氢溶液，若再产生气泡，就证明氧化铁的化学性质没有取体积相等，浓度相等的过氧化氢溶液于两支试管中，分别加入5g、10g二氧化锰，比较反应的速率变；
【假设】过氧化氢溶液的浓度，温度，催化剂的质量，颗粒大小；
【实验方案】取体积相等，浓度相等的过氧化氢溶液于两支试管中，分别加入5g、10g二氧化锰，比较反应的速率．
【考点精析】关于本题考查的催化剂的特点与催化作用和书写化学方程式、文字表达式、电离方程式，需要了解催化剂（触媒）：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质．（一变两不变）催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用；注意：a、配平 b、条件 c、箭号才能得出正确答案．