Question

人教版新課標(biāo)化學(xué)教材九年級上冊“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”研究性實驗，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？
【實驗研究】

實驗步驟	實驗現(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，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，觀察現(xiàn)象．	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃
III．將實驗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、玻璃棒、燒杯和

 

，玻璃棒的作用是

 

．
（2）在第 IV步實驗中，可以用點滴板（如圖所示）代替試管C、D完成，改進(jìn)后的優(yōu)點是

 

．
【實驗結(jié)論】
（1）實驗 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）寫出實驗I的A試管中發(fā)生反應(yīng)的符號表達(dá)式

 

．
【實驗評論】
（1）實驗設(shè)計IV的目的是

 

；
（2）若實驗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

 

（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）；
④433.5g茄堿中含有

 

g碳元素．

Answer 1

分析：【實驗研究】（1）根據(jù)二氧化錳難溶于水，過濾可除去難溶性物質(zhì)以及過濾的儀器進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)用點滴板代替試管C、D完成，改進(jìn)后的優(yōu)點是節(jié)約藥品，可以做對比試驗進(jìn)行解答；
【實驗結(jié)論】（1）根據(jù)實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)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進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣進(jìn)行解答；
【實驗評價】（1）根據(jù)二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)若實驗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)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑進(jìn)行解答；
【實驗拓展】（1）根據(jù)催化劑的含義進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)茄堿的化學(xué)式為C₄₅H₇₃O₁₅N進(jìn)行解答．

解答：解：【實驗研究】（1）二氧化錳難溶于水，過濾可除去難溶性物質(zhì)，所以在第III步中，要使剩余物分離必須進(jìn)行的操作是過濾；過濾的儀器有鐵架臺、玻璃棒、燒杯和漏斗，玻璃棒的作用是引流；故填：過濾；漏斗；引流；
（2）用點滴板代替試管C、D完成，改進(jìn)后的優(yōu)點是節(jié)約藥品，可以做對比試驗；故填：節(jié)約藥品，可以做對比試驗；
【實驗結(jié)論】
（1）實驗Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)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；故填：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（2）氧化鐵催化過氧化氫分解生成水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂

三氧化二鐵  .

2H₂O+O₂↑；故填：2H₂O₂

三氧化二鐵  .

2H₂O+O₂↑；
【實驗評價】（1）二氧化錳也能做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設(shè)計實驗Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：氧化鐵與二氧化錳哪一個更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（2）若實驗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)論是二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：二氧化錳更適合做過氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實驗拓展】A．催化劑不只是加快化學(xué)反應(yīng)的速率，還能減慢化學(xué)反應(yīng)的速率，故A錯誤；
B．根據(jù)題目的信息可知同一個化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；
C．MnO₂不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應(yīng)的催化劑，故C錯誤；
D．用作催化劑的物質(zhì)可能是其它反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯誤；
故選：B；
（2）由茄堿的化學(xué)式為C₄₅H₇₃O₁₅N可知：①茄堿的相對分子質(zhì)量=12×45+1×73+16×15=867；故填：867；
②茄堿中氫、氧兩種元素的元素質(zhì)量比=（1×73）：（16×5）=73：240；故填：73：240；
③茄堿中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

16×15

867

×100%=27.7%；故填：27.7%；
④433.5g茄堿中含有碳元素的質(zhì)量433.5g×

12×45

867

×100%=270g；故填：270．

點評：此題考查了催化劑的特點與催化作用，以及實驗室中制取氧氣的反應(yīng)原理來解答此題，鍛煉了學(xué)生分析問題解決問題能力．