Question

化学研究小组在开展了“过氧化氢制取氧气的反应中二氧化锰的作用”之后，又进行了“寻找新的催化剂”的探究实验。

（提出问题 1）寻找“氧化铁能否用于过氧化氢溶液分解的催化剂”的证据？如果能， 它的催化效果如何？

（实验设计 1）

实    验	现    象
Ⅰ．分别量取 5 毫升 5%的过氧化氢溶液于 A、B 两支试管中，向 A 中加入 a 克氧化铁粉末，并分别在 A、B 两支试管中伸入带火星的木条，观察现象。	A 试管中产生气泡，带火星的木条复燃，B 试管中无明显现象
Ⅱ．将“实验Ⅰ”中 A 试管的剩余物质分离，将所得固体进行洗涤、干燥、称量	所得固体质量为 a 克
Ⅲ．将“实验Ⅱ”得到的固体放入盛有 5 毫升 5%的过氧化氢溶液的试管中，向试管中伸入带火星的木条	有气泡冒出，带火星的木条复燃
Ⅳ．分别量取 5 毫升 5%的过氧化氢溶液放入 C、D 两 支试管中，向 C 试管中加入 a 克氧化铁粉末，向 D 试管中加入 a 克二氧化锰粉末

（实验结论）

（1）A 中产生的气体是_____；

（2）氧化铁可以作过氧化氢分解的催化剂，寻找该结论的证据主要是设计了实验_____（选填Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ）展开的。

（实验评价）

（1）设计实验Ⅲ的目的是_____；

（2）可以用下列方法作出判断，从而达到实验Ⅳ的设计目的。a．定性判断：观察 C、D两支试管中产生气泡的快慢；b．定量判断：_____。

（资料信息）过氧化氢分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作为催化剂

（提出问题 2）氧化铜（黑色粉末）是否也能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰效果更好？

（实验设计 2）某同学以生成等体积的氧气为标准，设计了下列三组实验（其它可能影响实验的因素均忽略）。

实验序号	氯酸钾质量	其他物质质量	待测数据
①	1.2 克		X
②	1.2 克	氧化铜 0.5 克	Y
③	m	二氧化锰 0.5 克	Z

（1）写出氯酸钾在二氧化锰的催化作用下发生的反应的化学方程式：_____。

（2）上述实验应测量的“待测数据”是指_____，从数学描述角度，X、Y、Z 在数值上的大小关系是_____。

（3）若实验②比实验①的“待测数据”更_____（填“大”“小”或“不确定”），说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。表中“m”的数值应该为_____。

（4）将实验②反应后的固体经过过滤、洗涤、干燥处理后，称量得到 0.5 克黑色粉末， 再将黑色粉末放入_____（简述操作）。

（总结提高）二氧化碳可用于灭火，但不是所有可燃物失火都可以用二氧化碳来扑灭。

Answer

氧气 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 证明氧化铁的化学性质在化学反应前后保持不变 观察收集一试管气体所需时间的长短 2KClO32KCl+3O2↑ 收集等量氧气所需时间 X>Y>Z 小 1.2 盛有适量的氯酸钾的试管中并加热，再用带火星的木条放在试管口，观察到木条迅速复燃

【解析】

[实验结论]（1）A试管内的气体能使带火星的木条复燃，说明该气体是氧气；

（2）能够改变化学反应的速率，其质量与化学性质在反应前后保持不变的物质是该反应的催化剂，因此证明氧化铁可以作过氧化氢分解的催化剂，寻找该结论的证据主要是设计了实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ展开的；

[实验评价]（1）设计实验Ⅲ的目的是证明氧化铁的化学性质在化学反应前后保持不变；

（2））可以用下列方法作出判断，从而达到实验Ⅳ的设计目的。a、定性判断：观察C、D两支试管中产生气泡的快慢；b、定量判断：观察收集一试管气体所需时间的长短；

[设计实验2]（1）氯酸钾在二氧化锰的催化作用下、加热分解为氯化钾和氧气；反应的化学方程式：2KClO32KCl+3O2↑；

（2）本题的实验目的证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，所以“待测数据”是收集等量氧气所需时间。实验①没有使用催化剂，所需时间最长，氧化铜的催化效果不如二氧化锰，所以实验③所需时间最短，即X＞Y＞Z；

（3）如果氧化铜能加快氯酸钾的分解速率，实验Ⅱ比实验I所用时间小。所取氯酸钾的质量应相同，即m=1.2g；

（4）实验②反应后溶解、过滤、洗涤、干燥后的黑色固体只有氧化铜，将黑色固体加入盛有适量的氯酸钾的试管中并加热，再用带火星的木条放在试管口，观察到木条迅速复燃。