Question

催化劑在生產(chǎn)、生活和科研中有重要作用．實驗室用過氧化氫分解制氧氣，常用MnO₂作催化劑．
【提出問題】其他物質(zhì)能代替MnO₂作過氧化氫分解的催化劑嗎？
【猜想】甲同學認為CuO或Fe₂O₃可以代替MnO₂，因為按物質(zhì)的簡單分類MnO₂、CuO、Fe₂O₃都屬于

 

．
【設計實驗】甲同學按下面步驟進行實驗：
①在試管中加入5mL 5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管；
②用精密的天平準確稱量0.5g Fe₂O₃紅色粉末，并將其加入另一試管中；
③在步驟②的試管中加入5mL 5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管；
④待步驟③的試管中沒有氣泡后，進行“某一操作”，得到紅色固體，將固體洗凈、干燥、稱量，得紅色固體的質(zhì)量仍為0.5g．
【現(xiàn)象】甲同學觀察到步驟①中的現(xiàn)象為

 

，步驟③中帶火星的木條復燃．
【反思】步驟④中進行的“某一操作”是

 

．乙同學認為在步驟④后必需增加一個實驗，請你寫出增加這個實驗的目的

 

．
【結論】通過以上實驗步驟得出的結論是Fe₂O₃紅色粉末是過氧化氫分解的催化劑．
請根據(jù)三氧化二鐵的化學式進行計算；（相對原子質(zhì)量：Fe-56  O-16）
（1）Fe₂O₃的相對分子質(zhì)量為

 

；
（2）Fe₂O₃中鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為

 

；
（3）160gFe₂O₃中含有

 

g鐵元素．

Answer 1

考點：催化劑的特點與催化作用,相對分子質(zhì)量的概念及其計算,元素質(zhì)量比的計算,化合物中某元素的質(zhì)量計算

專題：化學式的計算,科學探究

分析：根據(jù)催化劑在反應中的特點，要想證明某種物質(zhì)是催化劑，首先，加入這種物質(zhì)前后反應速率是不是變化非常明顯，其次反應前后這種物質(zhì)的化學性質(zhì)、質(zhì)量均不變；如果該物質(zhì)加入后，化學反應速率發(fā)生了明顯改變，而自身在反應前后化學性質(zhì)和質(zhì)量都沒有改變，可證明該物質(zhì)為此反應的催化劑．掌握化合物中元素的質(zhì)量比的計算．

解答：解：[猜想]CuO、Fe₂O₃、MnO₂三種物質(zhì)均為兩種元素組成且含氧元素的氧化物；
[現(xiàn)象]常溫下5mL5%的H₂O₂溶液分解緩慢，放出的氧氣不足以使帶火星的木條復燃；
[反思]為證明氧化鐵作為反應的催化劑，除以上檢驗加快反應速度外，還需要分離反應后剩余物中的氧化鐵，以測定其質(zhì)量不變．由于反應后氧化鐵不溶于水故采用過濾的方式進行分離．
在確認質(zhì)量不變時，還需要證明分離出來的固體氧化鐵的化學性質(zhì)是否發(fā)生了改變，通常采取再利用其做一次相同的催化作用實驗；
故答案是：
[猜想]氧化物；
[現(xiàn)象]帶火星的木條沒有復燃；
[反思]過濾；Fe₂O₃反應前后化學性質(zhì)沒變；
【結論】（1）Fe₂O₃的相對分子質(zhì)量為：56×2+16×3═160；
       （2）Fe₂O₃中鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為：（56×2）：（16×3）═112：48；
       （3）160gFe₂O₃中含鐵：160g×

56×2

56×2+16×3

═112g

點評：此題考查了催化劑及催化作用的實驗驗證方法，利用實驗分別進行了催化劑特性的驗證，即化學反應前后催化劑質(zhì)量沒有增減，化學性質(zhì)不會改變．