Question

人教版新課標(biāo)化學(xué)教材九年級(jí)上冊(cè) “分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的催化作用”，以及“尋找新的催化劑”研究性實(shí)驗(yàn)，引起了化學(xué)探究小組的興趣。

【提出問題】氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其催化效果如何?

【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)步驟                                                                                                               實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

Ⅰ.分別量取5mL5%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（Fe₂O₃）粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現(xiàn)象。                                                                                A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象

Ⅱ待A試管中沒有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)多次試驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。        試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃

Ⅲ.將實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的剩余物進(jìn)行分離，并將所得氧化鐵粉末進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag。        

Ⅳ分別量取5mL5%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(xiàn)象。                                                                                                                      

 

（1）在第Ⅲ步中，要使剩余物分離必須進(jìn)行的操作是             ，必須用到的儀器有鐵架臺(tái)、玻璃棒、燒杯和           ，玻璃棒的作用是        。

（2）在第Ⅳ步實(shí)驗(yàn)中，可以用點(diǎn)滴板（如右圖所示）代替試管C、D完成，

改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是                                             。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

（1）實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ分別可以證明：氧化鐵的          和        在反應(yīng)前后均沒有發(fā)生變化，可以作過氧化氫分解的催化劑；

（2）寫出實(shí)驗(yàn)Ⅰ的A試管中發(fā)生反應(yīng)的的符號(hào)表達(dá)式                         。

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅳ的目的是                                         ；

若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是  。

【知識(shí)拓展】

(1)查閱資料得知，CuO、CuSO₄、豬肝、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑。下列有關(guān)催化劑的說法中正確的是           。

A. 催化劑只加快化學(xué)反應(yīng)速率  

B.同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑

C. MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑

D.用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物

(2) 馬鈴薯長期放置后會(huì)發(fā)芽，發(fā)芽馬鈴薯中含有一種致毒成分茄堿（C₄₅H₇₃O₁₅N），又稱馬鈴薯毒素，是一種弱堿性的甙生物堿，又名龍葵甙，大量食用未成熟或發(fā)芽馬鈴薯可引起急性中毒。

①茄堿的相對(duì)分子質(zhì)量為           ；

②茄堿中氫、氧兩種元素的元素質(zhì)量比為          ；

③茄堿中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為        （計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）；

④433.5g茄堿中含有      g碳元素。

 

Answer 1

【答案】

 

【實(shí)驗(yàn)探究】⑴過濾，漏斗，引流。

⑵節(jié)約藥品，可以做對(duì)比試驗(yàn)（答案合理即可）。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】⑴化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量

⑵H₂O₂H₂O＋ O₂ 

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】⑴探究氧化鐵是否比二氧化錳的催化效果更好

⑵二氧化錳的催化效果比氧化鐵好

【知識(shí)拓展】⑴B

⑵①867   ②73:240    ③27.7%    ④270

【解析】

試題分析：

【實(shí)驗(yàn)探究】

⑴在第Ⅲ步中，實(shí)現(xiàn)的是固體氧化鐵與液體水的分離，故通過過濾實(shí)現(xiàn)。過濾用到的儀器除上述外，還缺少漏斗。

⑵用點(diǎn)滴板代替試管的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了藥品用量。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】

⑴實(shí)驗(yàn)Ⅱ的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱苏f明用過的氧化鐵仍具有改變過氧化氫反應(yīng)速率的這一性質(zhì)，也就是說它的化學(xué)性質(zhì)保持不變。實(shí)驗(yàn)Ⅲ中“所得固體質(zhì)量仍為ag”，明顯是為了說明反應(yīng)前后質(zhì)量不變。

⑵實(shí)驗(yàn)Ⅰ的A試管中發(fā)生的反應(yīng)為過氧化氫的分解反應(yīng)，不過與教材不同的是催化劑變成了氧化鐵，而不是二氧化錳。

【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】

⑴實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ是為了驗(yàn)證【提出問題】中的“氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑”這一問題，而實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Ⅳ的目的是則是為了驗(yàn)證【提出問題】中的“其催化效果如何”這一問題。從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以看出，“催化效果如何”是通過與二氧化錳作催化劑來進(jìn)行比較說明的。

⑵通過“實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快”這一現(xiàn)象，不難理解二氧化錳的催化效果比氧化鐵好。

【知識(shí)拓展】

⑴催化劑作用是“改變”化學(xué)反應(yīng)的速率，具體地說，有些催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率，有些則是減慢化學(xué)反應(yīng)的速率。故A錯(cuò)誤。B.同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，正確。比如說過氧化氫分解，其催化劑可以是二氧化錳，也可以是硫酸銅溶液，還有本題中提到的氧化鐵等。所以答案選B。C. MnO₂只能作過氧化氫溶液分解的催化劑。錯(cuò)誤。二氧化錳至少還是氯酸鉀分解的催化劑。D.用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物。也是錯(cuò)誤的，比如二氧化錳，它是高錳酸鉀制氧氣的生成物，以后會(huì)學(xué)到，它也是實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的反應(yīng)物。

（2）①相對(duì)分子質(zhì)量是相對(duì)原子質(zhì)量之和。茄堿的相對(duì)分子質(zhì)量為12×45+1×73+16×15+14=867  ②茄堿中氫、氧兩種元素的元素質(zhì)量比為1×73：16×15=73：240  ③茄堿中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(16×15/867) ×100%=27.7%  ④433.5g茄堿中含有碳元素為：(12×45/867) ×100%×433.5g=270g

考點(diǎn)：催化劑概念，化學(xué)式計(jì)算，過濾操作