Question

催化劑在生產、生活中有重要的作用．實驗室用H₂O₂分解制氧氣，常用MnO₂做催化劑．
[提出問題]其他物質作H₂O₂分解的催化劑嗎？
[猜想]甲同學認為CuO或Fe₂O₃可以代替MnO₂，因為按物質的簡單分類，它們都屬于________．
[設計實驗]甲同學按下面步驟進行實驗：
①在試管中加入5mL5%的H₂O₂溶液，把帶火星的木條伸入試管；
②用精密的天平準確稱量0.5g Fe₂O₃紅色粉末，并將其加入另一只試管中；
③在步驟②的試管中加入5mL5%的H₂O₂溶液，把帶火星的木條伸入試管；
④待步驟③的試管中沒有氣泡后，進行“某一操作”，將固體洗凈、干燥，稱量，得紅色固體質量仍為0.5g．
[現象]甲同學觀察到步驟①中的現象________，步驟③中帶火星的木條復燃．
[反思]步驟④中進行的“某一操作”是________．乙同學認為在步驟④后還需增加一個實驗，請你寫出該實驗的操作方法和現象________．
[結論]通過以上實驗步驟得出的結論是________．請你再舉一生活中應用催化劑的事例________．

Answer 1

氧化物    帶火星木條沒有復燃    過濾    將得到的Fe₂O₃再次加入過氧化氫溶液中，過氧化氫溶液能較快產生氧氣（合理即可）    Fe₂O₃可以用作過氧化氫溶液分解的催化劑    應用催化劑將汽車尾氣中的有害氣體轉化成無害物質（合理即可）
分析：根據催化劑在反應中的特點，要想證明某種物質是催化劑，首先，加入這種物質前后反應速率是不是變化非常明顯，其次反應前后這種物質的化學性質、質量均不變；如果該物質加入后，化學反應速率發生了明顯改變，而自身在反應前后化學性質和質量都沒有改變，可證明該物質為此反應的催化劑．
解答：[猜想]CuO、Fe₂O₃、MnO₂三種物質均為兩種元素組成且含氧元素的氧化物；
[現象]常溫下5mL5%的H₂O₂溶液分解緩慢，放出的氧氣不足以使帶火星的木條復燃；甲同學觀察不到步驟①中伸入的帶火星木條的復燃；
[反思]為證明氧化鐵作為反應的催化劑，除以上檢驗加快反應速度外，還需要分離反應后剩余物中的氧化鐵，以測定其質量不變．由于反應后氧化鐵不溶于水故采用過濾的方式進行分離．
在確認質量不變時，還需要證明分離出來的固體氧化鐵的化學性質是否發生了改變，通常采取再利用其做一次相同的催化作用實驗；
[結論]通過實驗分析可知氧化鐵確實起到了催化劑的作用；日常生活中有關催化劑的反應如用催化劑將汽車尾氣中的有害氣體轉化成無害物質，只要合理即可．
故答案是：
[猜想]氧化物；
[現象]帶火星的木條沒有復燃；
[反思]過濾；將得到的Fe₂O₃再次加入過氧化氫溶液中；
[結論]Fe₂O₃可以用作過氧化氫溶液分解的催化劑；應用催化劑將汽車尾氣中的有害氣體轉化成無害物質．
點評：此題考查了催化劑及催化作用的實驗驗證方法，利用實驗分別進行了催化劑特性的驗證，即化學反應前后催化劑質量沒有增減，化學性質不會改變．