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小丽同学在一次课外实验时,将过氧化氢(H2O2)溶液与氧化铁(Fe2O3)粉末混合,发现有大量气泡产生.她联想到二氧化锰(MnO2)可作为H2O2分解的催化剂,那么,Fe2O3能否作为H2O2分解的催
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小丽同学在一次课外实验时,将过氧化氢(H2O2)溶液与氧化铁(Fe2O3)粉末混合,发现有大量气泡产生.她联想到二氧化锰(MnO2)可作为H2O2分解的催化剂,那么,Fe2O3能否作为H2O2分解的催化剂呢?请你一起参与探究,并填写下列空白.
【猜想】Fe2O3能否作为H2O2分解的催化剂.
【实验验证】小丽同学一次设计了三个实验
实验一 取一定量的H2O2溶液于试管中,观察到有极少量气泡产生,伸入带火星的木条,观察到木条没有复燃,说明H2O2溶液常温下分解缓慢.
实验二 在实验一的试管中加入wg Fe2O3粉末,有大量气泡产生,然后伸入带火星的木条,观察到木条复燃,说明______.
实验三 待反应结束后,将试管里的不溶物滤出,并洗涤、干燥、称量,固体质量仍为wg,说明______.
【实验结论】小丽同学认为,Fe2O3粉末可以作为H2O2分解的催化剂.
【反思评价】小江同学认为要证明小丽同学的结论正确,仅做这三个实验还不充分,需要补充一个探究实验,探究______.(不必写出具体的实验操作步骤)
【拓展】下表是同学们探究影响H2O2分解因素时所记录的部分数据:
用足量等体积H2O2溶液制取相同体积O2所需时间
通过对表格中的数据进行分析,你能得出的结论是______.
【延伸】小明同学看到Fe2O3也能做H2O2分解的催化剂,还联想到一种蓝色的CuSO4溶液也能做H2O2分解的催化剂,请你继续解决以下问题:
(1)请写出过氧化氢和硫酸铜溶液混合制氧气的文字或者符号表达式
(2)CuSO4的相对分子质量______,其中硫元素和氧元素的质量比______.
(3)80g CuSO4与多少克MnO2含有相等质量的氧元素?(写出计算过程,结果保留一位小数)
【猜想】Fe2O3能否作为H2O2分解的催化剂.
【实验验证】小丽同学一次设计了三个实验
实验一 取一定量的H2O2溶液于试管中,观察到有极少量气泡产生,伸入带火星的木条,观察到木条没有复燃,说明H2O2溶液常温下分解缓慢.
实验二 在实验一的试管中加入wg Fe2O3粉末,有大量气泡产生,然后伸入带火星的木条,观察到木条复燃,说明______.
实验三 待反应结束后,将试管里的不溶物滤出,并洗涤、干燥、称量,固体质量仍为wg,说明______.
【实验结论】小丽同学认为,Fe2O3粉末可以作为H2O2分解的催化剂.
【反思评价】小江同学认为要证明小丽同学的结论正确,仅做这三个实验还不充分,需要补充一个探究实验,探究______.(不必写出具体的实验操作步骤)
【拓展】下表是同学们探究影响H2O2分解因素时所记录的部分数据:
用足量等体积H2O2溶液制取相同体积O2所需时间
浓度 时间/min 催化剂 | 30% H2O2 溶液 | 15% H2O2 溶液 | 5% H2O2 溶液 |
加入wg MnO2 | 0.2 | 0.8 | 2.0 |
加入wg Fe2O3 | 7.0 | 9.0 | 16.0 |
【延伸】小明同学看到Fe2O3也能做H2O2分解的催化剂,还联想到一种蓝色的CuSO4溶液也能做H2O2分解的催化剂,请你继续解决以下问题:
(1)请写出过氧化氢和硫酸铜溶液混合制氧气的文字或者符号表达式
2H2O2
H2O+O2↑(过氧化氢
水+氧气)
| ||
硫酸铜 |
2H2O2
H2O+O2↑(过氧化氢
水+氧气)
;
| ||
硫酸铜 |
(2)CuSO4的相对分子质量______,其中硫元素和氧元素的质量比______.
(3)80g CuSO4与多少克MnO2含有相等质量的氧元素?(写出计算过程,结果保留一位小数)
▼优质解答
答案和解析
【实验验证】实验二:把带火星的小木条深入试管中,小木条复燃,证明试管中有氧气生成.说明了Fe2O3能加快H2O2的分解速率
实验三:洗涤、干燥、称量,固体质量仍为wg,说明反应前后Fe2O3的质量保持不变;
【反思评价】实验二已证明Fe2O3能加快H2O2的分解速率,实验三证明反应前后Fe2O3的质量保持不变,
根据催化剂的特点,要想证明Fe2O3是该反应的催化剂,还需证明Fe2O3的化学性质没有改变.
【拓展】分析表格数据可知:当双氧水浓度相同时,向其中加入等质量的二氧化锰和三氧化二铁,发现生成等量的氧气所需要的时间是不同的,加二氧化锰的双氧水产生氧气的速率快,
说明了相同条件下,MnO2的催化效果比Fe2O3好(或其他条件相同的情况下,H2O2浓度越大,产生氧气的速率越快.
【延伸】(1)过氧化氢在硫酸铜的催化作用下生成水和氧气,反应的化学方程式为:2H2O2
H2O+O2↑;文字表达式是:过氧化氢
水+氧气.
(2)根据CuSO4可知硫酸铜的相对分子质量=64+32+16×4=160;根据化合物中各元素质量比=各元素的相对原子质量×原子个数之比,其中硫元素和氧元素的质量比:32:(16×4)=1:2.
(3)设与80gCuSO4含有相等质量的氧元素的MnO2的质量为x.
80g×
=x×
x=87g
答:80gCuSO4与87gMnO2含有相等质量的氧元素.
故答案为:实验二 Fe2O3能加快H2O2的分解速率;实验三 Fe2O3的质量在化学反应前后没有发生改变.
【反思评价】Fe2O3的化学性质在反应前后不变;
【拓展】相同条件下,MnO2的催化效果比Fe2O3好(或相同条件下,H2O2浓度越大,反应越快);
【延伸】(1)2H2O2
H2O+O2↑(过氧化氢
水+氧气).
(2)160;
(3)80gCuSO4与87gMnO2含有相等质量的氧元素.
实验三:洗涤、干燥、称量,固体质量仍为wg,说明反应前后Fe2O3的质量保持不变;
【反思评价】实验二已证明Fe2O3能加快H2O2的分解速率,实验三证明反应前后Fe2O3的质量保持不变,
根据催化剂的特点,要想证明Fe2O3是该反应的催化剂,还需证明Fe2O3的化学性质没有改变.
【拓展】分析表格数据可知:当双氧水浓度相同时,向其中加入等质量的二氧化锰和三氧化二铁,发现生成等量的氧气所需要的时间是不同的,加二氧化锰的双氧水产生氧气的速率快,
说明了相同条件下,MnO2的催化效果比Fe2O3好(或其他条件相同的情况下,H2O2浓度越大,产生氧气的速率越快.
【延伸】(1)过氧化氢在硫酸铜的催化作用下生成水和氧气,反应的化学方程式为:2H2O2
| ||
硫酸铜 |
(2)根据CuSO4可知硫酸铜的相对分子质量=64+32+16×4=160;根据化合物中各元素质量比=各元素的相对原子质量×原子个数之比,其中硫元素和氧元素的质量比:32:(16×4)=1:2.
(3)设与80gCuSO4含有相等质量的氧元素的MnO2的质量为x.
80g×
16×4 |
160 |
16×2 |
87 |
x=87g
答:80gCuSO4与87gMnO2含有相等质量的氧元素.
故答案为:实验二 Fe2O3能加快H2O2的分解速率;实验三 Fe2O3的质量在化学反应前后没有发生改变.
【反思评价】Fe2O3的化学性质在反应前后不变;
【拓展】相同条件下,MnO2的催化效果比Fe2O3好(或相同条件下,H2O2浓度越大,反应越快);
【延伸】(1)2H2O2
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硫酸铜 |
(2)160;
(3)80gCuSO4与87gMnO2含有相等质量的氧元素.
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