Question

【題目】某學習小組在做“尋找新的催化劑”課題時，發(fā)現(xiàn)將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中，也可以加快過氧化氫的分解速率。于是，他們對此展開探究：

（提出問題）什么物質是該反應的催化劑？

（猜想與假設）

假設一：小芳同學：鐵釘表面的氧化鐵是溶液分解反應的催化劑。

假設二：小華同學：鐵釘里的鐵是溶液分解反應的催化劑。

（實驗與結論）

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
實驗Ⅰ：把一定質量的氧化鐵粉末加入到裝有的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象。	①________	假設一成立
實驗Ⅱ：取的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入②________，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象。	無現(xiàn)象	假設二③________（填“成立”或“不成立”）

（反思與交流）（1）同學們討論后認為，小芳的“實驗Ⅰ”還不能確切說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：④________；請你設計實驗（寫出實驗操作、現(xiàn)象及結論）證明其中的某一點理由：⑤________。

（2）小強觀察發(fā)現(xiàn)“實驗Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小強覺得奇怪。你猜想其中的原因是：⑥________。

（拓展提升）貝殼的主要成分是碳酸鈣，請回答以下問題：

（1）碳酸鈣中碳、氧兩種元素的質量比為________。

（2）若實驗測得某貝殼中碳酸鈣的質量分數(shù)為，則該貝殼中含有的鈣元素質量相當于多少 生石灰中含有的鈣元素的質量。（寫出計算過程）_______g

Answer 1

【答案】帶火星的木條復燃 鐵粉 不成立 有可能是氧化鐵與雙氧水反應產(chǎn)生氧氣，要說明氧化鐵是催化劑，還要證明氧化鐵的質量和化學性質在反應前后沒有改變 實驗操作：待實驗I中不再產(chǎn)生氣泡時，再向管中加入過氧化氫溶液；

實驗現(xiàn)象：溶液中又產(chǎn)生氣泡；

實驗結論：氧化鐵的化學性質在反應前后沒有改變。

或者實驗操作：把1g的氧化鐵粉末加入到裝有10mL5%的過氧化氫溶液的試管中，待充分反應不再產(chǎn)生氣泡后，分離出固體粉末，充分干燥后，稱量固體的質量；

實驗現(xiàn)象：反應后氧化鐵粉末的質量為1g；

實驗結論：氧化鐵的質量在反應前后沒有改變。 可能鐵單質被過氧化氫氧化變成氧化鐵，然后氧化鐵催化過氧化氫溶液分解 1:4 設生石灰的質量為x，則有：

解得x=44.8g

答：100g該貝殼中含有的鈣元素質量相當于44.8g生石灰中含有的鈣元素的質量。

【解析】

將生銹的鐵釘放到過氧化氫溶液中，也可以加快過氧化氫的分解速率。對此展開探究：

提出問題：什么物質是該反應的催化劑？

猜想與假設：

假設一：小芳同學：鐵釘表面的氧化鐵是溶液分解反應的催化劑。

假設二：小華同學：鐵釘里的鐵是溶液分解反應的催化劑。

實驗與結論：

實驗操作

Ⅰ：把一定質量的氧化鐵粉末加入到裝有10mL5%的過氧化氫溶液的試管中，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象。

根據(jù)實驗結論：假設一成立，即氧化鐵是溶液分解反應的催化劑；

可推測實驗現(xiàn)象為：帶火星的木條復燃

Ⅱ：取10mL5%的過氧化氫溶液于另一支試管中，加入鐵粉，并用一根帶火星的小木條置于試管口，觀察現(xiàn)象。

根據(jù)實驗無現(xiàn)象，得出實驗結論：假設二不成立。

反思與交流：

（1）同學們討論后認為，小芳的“實驗Ⅰ”還不能確切說明氧化鐵就是過氧化氫分解制取氧氣的催化劑，理由是：有可能是氧化鐵與雙氧水反應產(chǎn)生氧氣，要說明氧化鐵是催化劑，還要證明氧化鐵的質量和化學性質在反應前后沒有改變；

可設計如下實驗驗證氧化鐵的化學性質沒有改變：

實驗操作：待實驗I中不再產(chǎn)生氣泡時，再向管中加入過氧化氫溶液；

實驗現(xiàn)象：溶液中又產(chǎn)生氣泡；

實驗結論：氧化鐵的化學性質在反應前后沒有改變。

可設計如下實驗驗證氧化鐵的質量沒有改變：

實驗操作：把1g的氧化鐵粉末加入到裝有10mL5%的過氧化氫溶液的試管中，待充分反應不再產(chǎn)生氣泡后，分離出固體粉末，充分干燥后，稱量固體的質量；

實驗現(xiàn)象：反應后氧化鐵粉末的質量為1g；

實驗結論：氧化鐵的質量在反應前后沒有改變。

（2）小強觀察發(fā)現(xiàn)“實驗Ⅱ”中一直沒有現(xiàn)象的試管，過了一段時間后試管中也出現(xiàn)了氣體，小強覺得奇怪。猜想其中的原因可能是鐵單質被過氧化氫氧化變成氧化鐵，然后氧化鐵催化過氧化氫溶液分解。

拓展提升：

碳酸鈣的化學式為，則有：

（1）碳酸鈣中碳、氧兩種元素的質量比為。

（2）設生石灰的質量為x，則有：

解得x=44.8g

答：100g該貝殼中含有的鈣元素質量相當于44.8g生石灰中含有的鈣元素的質量。