Question

人教版新课标化学教材九年级上册 “分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣。

【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，其催化效果如何?

【实验探究】

实验步骤                                                                                                               实验现象

Ⅰ.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中，向A试管中加入ag氧化铁（Fe₂O₃）粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。                                                                                A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象

Ⅱ待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复多次试验，观察现象。        试管中均产生气泡，带火星木条均复燃

Ⅲ.将实验Ⅱ中的剩余物进行分离，并将所得氧化铁粉末进行洗涤、干燥、称量，所得固体质量仍为ag。        

Ⅳ分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中，向C试管中加入ag氧化铁粉末，向D试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象。                                                                                                                      

（1）在第Ⅲ步中，要使剩余物分离必须进行的操作是             ，必须用到的仪器有铁架台、玻璃棒、烧杯和           ，玻璃棒的作用是        。

（2）在第Ⅳ步实验中，可以用点滴板（如右图所示）代替试管C、D完成，

改进后的优点是                                             。

【实验结论】

（1）实验Ⅱ和Ⅲ分别可以证明：氧化铁的          和        在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂；

（2）写出实验Ⅰ的A试管中发生反应的的符号表达式                         。

【实验评价】

实验设计Ⅳ的目的是                                         ；

若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是  。

【知识拓展】

(1)查阅资料得知，CuO、CuSO₄、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂。下列有关催化剂的说法中正确的是           。

A. 催化剂只加快化学反应速率  

B.同一个化学反应可以有多种催化剂

C. MnO₂只能作过氧化氢溶液分解的催化剂

D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物

(2) 马铃薯长期放置后会发芽，发芽马铃薯中含有一种致毒成分茄碱（C₄₅H₇₃O₁₅N），又称马铃薯毒素，是一种弱碱性的甙生物碱，又名龙葵甙，大量食用未成熟或发芽马铃薯可引起急性中毒。

①茄碱的相对分子质量为           ；

②茄碱中氢、氧两种元素的元素质量比为          ；

③茄碱中氧元素的质量分数为        （计算结果保留一位小数）；

④433.5g茄碱中含有      g碳元素。

Answer

【实验探究】⑴过滤，漏斗，引流。

⑵节约药品，可以做对比试验（答案合理即可）。

【实验结论】⑴化学性质和质量

⑵H2O2H2O＋ O2 

【实验评价】⑴探究氧化铁是否比二氧化锰的催化效果更好

⑵二氧化锰的催化效果比氧化铁好

【知识拓展】⑴B

⑵①867   ②73:240    ③27.7%    ④270

【解析】

试题分析：

【实验探究】

⑴在第Ⅲ步中，实现的是固体氧化铁与液体水的分离，故通过过滤实现。过滤用到的仪器除上述外，还缺少漏斗。

⑵用点滴板代替试管的最大优点是节约了药品用量。

【实验结论】

⑴实验Ⅱ的实验目的是为了说明用过的氧化铁仍具有改变过氧化氢反应速率的这一性质，也就是说它的化学性质保持不变。实验Ⅲ中“所得固体质量仍为ag”，明显是为了说明反应前后质量不变。

⑵实验Ⅰ的A试管中发生的反应为过氧化氢的分解反应，不过与教材不同的是催化剂变成了氧化铁，而不是二氧化锰。

【实验评价】

⑴实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ是为了验证【提出问题】中的“氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂”这一问题，而实验设计Ⅳ的目的是则是为了验证【提出问题】中的“其催化效果如何”这一问题。从实验设计可以看出，“催化效果如何”是通过与二氧化锰作催化剂来进行比较说明的。

⑵通过“实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快”这一现象，不难理解二氧化锰的催化效果比氧化铁好。

【知识拓展】

⑴催化剂作用是“改变”化学反应的速率，具体地说，有些催化剂能加快化学反应速率，有些则是减慢化学反应的速率。故A错误。B.同一个化学反应可以有多种催化剂，正确。比如说过氧化氢分解，其催化剂可以是二氧化锰，也可以是硫酸铜溶液，还有本题中提到的氧化铁等。所以答案选B。C. MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂。错误。二氧化锰至少还是氯酸钾分解的催化剂。D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物。也是错误的，比如二氧化锰，它是高锰酸钾制氧气的生成物，以后会学到，它也是实验室制取氯气的反应物。

（2）①相对分子质量是相对原子质量之和。茄碱的相对分子质量为12×45+1×73+16×15+14=867  ②茄碱中氢、氧两种元素的元素质量比为1×73：16×15=73：240  ③茄碱中氧元素的质量分数为(16×15/867) ×100%=27.7%  ④433.5g茄碱中含有碳元素为：(12×45/867) ×100%×433.5g=270g

考点：催化剂概念，化学式计算，过滤操作