Question

【題目】化學教材“尋找新的催化劑”研究性實驗，引起了化學探究小組的興趣．

（提出問題）（1）氧化鐵（Fe2O3）能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？

（2）氧化鐵與二氧化錳催化效果哪個好？

（3）催化劑的質量是否對過氧化氫溶液分解的速率產生影響？

（實驗探究）

實驗步驟	實驗現象
①分別量取5mL15%過氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星的木條，觀察現象	A試管中產生大量氣泡，帶火星木條復燃， B試管中的現象：……
②待A試管中沒有現象發生時，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管內，如此反復多次實驗，觀察現象	試管中均產生大量氣泡，帶火星木條均復燃
③將實驗②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質量仍為ag
④分別量取5mL15%過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C試管中加入ag氧化鐵粉末，向D試管中加入ag二氧化錳粉末，觀察現象

（1）A試管中反應的符號表達式為_________；B試管中的現象________。

（2）實驗②、③證明：氧化鐵的___________和____在反應前后均沒有發生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；

（3）實驗設計④的目的是_________，若實驗觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結論是____。

（4）興趣小組同學設計了如圖1實驗裝置，利用壓強傳感器測不同質量二氧化錳對雙氧水分解快慢的影響。在8mL3%的雙氧水中分別加入了0.03g，0.06g，0.08g，0.12g，0.24gMnO2測得容器內壓強的變化曲線如圖2所示曲線的斜率表征催化反應的速率請觀察如圖，回答問題：

Ⅰ根據圖2可發現：該實驗條件下，30s內催化分解8mL濃度為的雙氧水，MnO2的最小用量為_____g。

Ⅱ根據圖2，下列說法正確的是________。

a 二氧化錳用量越多，產生氧氣越多

b 反應容器的氣密性，對實驗所測數據的精確度有影響

c 稱量的二氧化錳質量的精確度對實驗裝置中最終的壓強大小沒有影響

（知識拓展）

若實驗中ag氧化鐵中a=0.25，則其中氧元素的質量為__________g。若經過精密儀器測得該氧化鐵樣品中鐵元素和氧元素的質量比為21∶8，則該氧化鐵樣品中混有的另一物質是___________（填“FeO”或“Fe3O4”）

Answer 1

【答案】 有少量氣泡產生，但帶火星的木條不能復燃 化學性質 質量 證明氧化鐵與二氧化錳的催化效果哪個更好 二氧化錳的催化效果比氧化鐵好 0.08 bc 0.075 FeO

【解析】

（1）A試管中是氧化鐵催化過氧化氫制氧氣的反應，所以此反應的符號表達式為；B試管中由于只有過氧化氫，所以產生的氧氣速率較慢，只有少量氣泡，氧氣量較少，則帶火星的木條沒有復燃，所以B中的現象是有少量氣泡產生，但帶火星的木條不能復燃。

（2）實驗②、③證明：氧化鐵的化學性質和質量在反應前后均沒有發生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑，因為實驗②重復做了此實驗，氧化鐵的催化效果不變，證明其化學性質不變、實驗③是再次稱量，質量仍為ag，則證明其質量在反應前后沒變。

（3）實驗設計④的目的是證明氧化鐵與二氧化錳的催化效果哪個更好，實驗④觀察到D試管中產生氣泡的速率更快，由此可以得到的結論是：二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

（4）Ⅰ根據圖2可發現：該實驗條件下，30s內催化分解8mL濃度為的雙氧水，MnO2的最小用量為0.08g，因為當MnO2的質量為0.08g時雙氧水在30s內仍能全部分解，到0.06g時雙氧水沒有完全分解。

Ⅱ根據圖2可知：a 二氧化錳用量越多，產生氧氣并沒有增加，只是分解速率加快，故錯誤；

b 反應容器的氣密性，對實驗所測數據的精確度有影響，如果氣密性不好，則壓強的數據有偏差，故正確；

c 由圖像知，不同質量的催化劑對產物的質量沒有影響，因產生的氧氣質量一樣則氧氣的體積一樣，最終的壓強也是相同的，所以稱量的二氧化錳質量的精確度對實驗裝置中最終的壓強大小沒有影響，故正確。故選bc。

[知識拓展]

若實驗中ag氧化鐵中a=0.25，則其中氧元素的質量為=0.075g 。若經過精密儀器測得該氧化鐵樣品中鐵元素和氧元素的質量比為21∶8，因為氧化鐵中鐵元素與氧元素質量比為7∶3即21∶9，所以另一種鐵的氧化物中鐵氧元素的質量比應大于21∶8，氧化亞鐵中鐵氧元素質量比為7∶2即21∶6，四氧化三鐵中鐵氧元素質量比為21∶8，故選氧化亞鐵。