Question

由于MnO₂和CuSO₄溶液都能作H₂O₂溶液分解的催化劑，某校化學(xué)興趣小組想探究其他一些金屬氧化物和鹽溶液是否也可以作H₂O₂溶液分解的催化劑？請(qǐng)你參與他們的探究過程．
（1）[小華的猜想]：Al₂O₃能作過氧化氫分解的催化劑．
[小明的猜想]：FeCl₃溶液能作過氧化氫分解的催化劑．
（2）[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]：

	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
小華的實(shí)驗(yàn)	將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中	木條不復(fù)燃	常溫下過氧化氫分解速率很慢
	裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al2O3 然后將帶火星的木條伸入試管中	木條復(fù)燃	Al2O3能加快H2O2溶液的分解速率
小明的實(shí)驗(yàn)	在一支試管中加入H2O2溶液，然后滴入適量的FeCl3溶液，把帶火星的木條伸入試管．	迅速產(chǎn)生大量氣泡 帶火星的木條復(fù)燃	FeCl3溶液加快H2O2溶液的分解速率

（3）[結(jié)論]：故Al₂O₃、FeCl₃溶液能作H₂O₂溶液分解的催化劑．
（4）[反思1]：有的同學(xué)認(rèn)為小華的實(shí)驗(yàn)，不能完全證明Al₂O₃在H₂O₂溶液分解中起了催化作用．還應(yīng)補(bǔ)充再探究Al₂O₃

質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)也沒有發(fā)生改變

．
[反思2]：已知FeCl₃在水中可解離出Fe³⁺和Cl^-，同學(xué)們提出以下猜想：
甲同學(xué)的猜想是；真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的H₂O；
乙同學(xué)的猜想是；真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Fe³⁺；
丙同學(xué)的猜想是；真正催化分解H₂O₂的是FeCl₃溶液中的Cl^-；
你認(rèn)為最不可能的是

甲

 同學(xué)的猜想，理由是

過氧化氫溶液中有水

（5）同學(xué)們對(duì)余下的兩個(gè)猜想，用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究．請(qǐng)你仔細(xì)分析后填表：

實(shí)驗(yàn)過程	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的HCl，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現(xiàn)象	Cl-不能催化分解H2O2
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的 Fe（NO3）3溶液 ，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃	起催化作用的是Fe3+

Answer 1

分析：（2）[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]小華的實(shí)驗(yàn)中沒加氧化鋁之前木條沒有復(fù)燃，說明過氧化氫的分解速率較慢，而加入氧化鋁后木條復(fù)燃，說明過氧化氫的分解速率加快；根據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以判斷氯化鐵溶液起到了催化劑的作用，可以據(jù)此解答該題；
（4）根據(jù)催化劑的定義來完成解答；根據(jù)過氧化氫溶液中含有水，分析最不可能的猜想；
（5）對(duì)于實(shí)驗(yàn)過程1可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析結(jié)論；
實(shí)驗(yàn)過程2為了驗(yàn)證Fe³⁺對(duì)的H₂O₂的催化分解，可向H₂O₂溶液中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象分析結(jié)論即可．

解答：解：（2）[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]小華的實(shí)驗(yàn)是探究Al₂O₃對(duì)過氧化氫分解速率的影響．實(shí)驗(yàn)1的步驟是：將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中，帶火星的木條不復(fù)燃，可見常溫下過氧化氫分解速率很慢．然后在裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al₂O₃，帶火星的木條復(fù)燃，可見，Al₂O₃能加快過氧化氫的分解速率．
小明的實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證FeCl₃溶液對(duì)過氧化氫分解速率的影響，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)論可以知道，氯化鐵溶液加快了過氧化氫的分解速率；
（4）根據(jù)催化劑的定義可以知道，若證明一種物質(zhì)為催化劑，除了驗(yàn)證能否改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速度外，還得驗(yàn)證其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)也沒有發(fā)生改變；
[反思2]：由過氧化氫溶液中含有水可知，最不可能的是甲同學(xué)的猜想，理由是過氧化氫溶液中有水；
（5）由向H₂O₂溶液的試管中加入少量的HCl溶液，不能使帶火星的木條復(fù)燃可知，F(xiàn)eCl₃溶液中的Cl^-不能催化分解H₂O₂；
為了驗(yàn)證Fe³⁺對(duì)H₂O₂的催化分解，另向盛有5mL、15%的H₂O₂溶液的試管中加入少量的Fe（NO₃）₃溶液；試管中有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃；對(duì)應(yīng)結(jié)論：起催化作用的是Fe³⁺；
故答案為：（2）[實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證]：

	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
小華的實(shí)驗(yàn)	將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中	木條不復(fù)燃	常溫下過氧化氫分解速率很慢
	裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量Al2O3 然后將帶火星的木條伸入試管中	木條復(fù)燃	Al2O3能加快H2O2溶液的分解速率
小明的實(shí)驗(yàn)	在一支試管中加入H2O2溶液，然后滴入適量的FeCl3溶液，把帶火星的木條伸入試管．	迅速產(chǎn)生大量氣泡 木條復(fù)燃	FeCl3溶液加快H2O2溶液的分解速率

（4）質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)也沒有發(fā)生改變；
[反思2]：甲；過氧化氫溶液中有水；
（5）

實(shí)驗(yàn)過程	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的HCl，并把帶火星的木條伸入試管．	無明顯現(xiàn)象	Cl-不能催化分解H2O2
向盛有5ml5%的H2O2溶液的試管中加入少量 的 Fe（NO3）3溶液，并把帶火星的木條伸入試管．	試管中有大量氣泡產(chǎn)生帶火星的木條復(fù)燃	起催化作用的是Fe3+

點(diǎn)評(píng)：催化劑的特點(diǎn)可以概括為“一變二不變”，一變是能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率，二不變是指質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后保持不變．要探究一種物質(zhì)能否作為化學(xué)反應(yīng)的催化劑，必須同時(shí)具備上述特點(diǎn)．