Question

8．某�；瘜W(xué)興趣小組將用剩的過(guò)氧化氫溶液倒入放有表面生銹鐵釘?shù)膹U液缸中，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了大量的氣泡，經(jīng)檢驗(yàn)此氣體為氧氣．根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)初步判斷，是生銹鐵釘中的某種物質(zhì)加快了過(guò)氧化氫的分解，那么究竟是哪種物質(zhì)加快了過(guò)氧化氫的分解速率？
請(qǐng)你參與他們的研究，分享和體驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)的快樂(lè)．
【猜想與假設(shè)】甲同學(xué)：鐵釘表面的鐵銹（主要含：氧化鐵）加快了H₂O₂的溶液分解．
乙同學(xué)：鐵釘里的鐵加快了H₂O₂的溶液分解．
【設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)】完成下列表格

實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
方案一：向盛有10mL 5% H2O2溶液的試管中加入2g 氧化鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．	有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復(fù)燃	甲同學(xué)結(jié)論成立．
方案二：向盛有10mL5%H2O2溶液的試管中加入鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．	無(wú)明顯現(xiàn)象	乙同學(xué)結(jié)論不成立．

【討論交流】丙同學(xué)認(rèn)為“方案一”只能說(shuō)明鐵銹加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說(shuō)鐵銹就一定是催化劑．你是否支持丙同學(xué)的觀點(diǎn)？支持，如果要證明氧化鐵是催化劑，就要設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe₂O₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變．
（2）某校化學(xué)活動(dòng)小組對(duì)測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)做了如下回顧和探究．
【知識(shí)回顧】初中化學(xué)常采用燃燒某物質(zhì)的方法來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)（如圖一）．寫(xiě)出該物質(zhì)在空氣中燃燒的文字或符號(hào)表達(dá)式：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅．
若實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范，該實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是氧氣約占空氣體積的五分之一．
該方法測(cè)定的結(jié)果偏小的可能原因是①②④（填序號(hào)）．

①紅磷量不足   ②裝置氣密性不好   ③彈簧夾沒(méi)有加緊    ④沒(méi)有冷卻到室溫
【探究實(shí)驗(yàn)】活動(dòng)小組同學(xué)用如圖二的裝置進(jìn)行鎂條在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)．待點(diǎn)燃的鎂條在密閉的集氣瓶中停止燃燒，冷卻到室溫，打開(kāi)止水夾，發(fā)現(xiàn)進(jìn)入集氣瓶中的水的體積約為其容積的70%．
【提出問(wèn)題】集氣瓶中氣體為什么減少了70%這么多？
【討論分析】根據(jù)空氣的組成，可推出減少的氣體中
一定有氮?dú)�，因�(yàn)槿绻�鎂條只和空氣中的氧氣反應(yīng)，
則進(jìn)入集氣瓶中的水的體積最多不超過(guò)容積的21%．
【查閱資料】鎂條的化學(xué)性質(zhì)很活潑，能和氧氣劇烈反應(yīng)；
也能在氮?dú)庵腥紵�，產(chǎn)物為黃綠色的氮化鎂固體．
【反思拓展】如果用燃燒法來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，不能選用鎂條，因?yàn)殒V條除了和氧氣反應(yīng)，還要和氮?dú)獾确磻?yīng)；也不能選用鐵絲，其原因是鐵絲在空氣中不能燃燒；一般也不會(huì)選用木炭或硫粉，其原因是碳和硫燃燒產(chǎn)生氣體占據(jù)了消耗掉的氧氣的空間，壓強(qiáng)不變，不能準(zhǔn)確測(cè)定氧氣的含量．

Answer 1

分析 （1）此題涉及到“尋找新的催化劑”，將生銹的鐵釘放到過(guò)氧化氫溶液中探究過(guò)氧化氫溶液的分解速率，通過(guò)[猜想與假設(shè)]，再利用[設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)]，經(jīng)過(guò)[設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)]的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象得出結(jié)論，再經(jīng)過(guò)[討論交流]，知氧化碳能做過(guò)氧化氫溶液的催化劑，而鐵單質(zhì)不能做其反應(yīng)的催化劑．
（2）紅磷燃燒產(chǎn)生五氧化二磷，氧氣約占空氣體積的五分之一；實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵為白磷過(guò)量、反應(yīng)充分、氣密性良好等；
根據(jù)空氣主要是由氮?dú)夂脱鯕饨M成的，其中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為五分之一；鎂燃燒會(huì)消耗氮?dú)夂脱鯕獾龋桓鶕?jù)分析總結(jié)測(cè)定氧氣合理的方法

解答 解：[猜想與假設(shè)]生銹鐵釘?shù)慕M成主要是：氧化鐵和鐵．甲同學(xué)猜想：鐵釘表面的氧化鐵加快了H₂O₂的溶液分解，因此乙同學(xué)：鐵釘里的鐵加快了H₂O₂的溶液分解．
故答案是：鐵；
[設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)]方案一：因甲同學(xué)結(jié)論成立，所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復(fù)燃；
方案二：根據(jù)乙同學(xué)的猜想可知，應(yīng)向盛有10mL 5% H₂O₂溶液的試管中加入鐵粉；沒(méi)有現(xiàn)象說(shuō)明乙同學(xué)結(jié)論不成立；
[討論交流]
“方案一”只能說(shuō)明Fe₂O₃加快了H₂O₂溶液的分解，并不能說(shuō)Fe₂O₃就一定是催化劑，因?yàn)榇呋瘎┏�了改變反�?yīng)的速率之外，它的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后必須不變；如果要證明氧化鐵是催化劑，還需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe₂O₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變；
故答案為：
【猜想與假設(shè)】鐵；
【設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)】有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星木條復(fù)燃；向盛有10mL 5% H₂O₂溶液的試管中加入鐵粉末，將一根帶火星的木條放在試管口，觀察現(xiàn)象．【討論交流】支持；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe₂O₃在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變；
（2）【知識(shí)回顧】紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，打開(kāi)止水夾后燒杯中的水進(jìn)入廣口瓶中大約占廣口瓶容積的五分之一，該反應(yīng)生成了五氧化二磷，其符號(hào)表達(dá)式為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$P₂O₅；進(jìn)入集氣瓶中水的體積小于五分之一，有可能有以下幾點(diǎn)：裝置漏氣、紅磷的量不足、沒(méi)有冷卻就讀數(shù)；如果進(jìn)入集氣瓶中水的體積大于五分之一，可能是操作太慢，或沒(méi)有夾緊彈簧夾，致使裝置內(nèi)的部分空氣逸散出來(lái)；
故答案為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2P₂O₅；氧氣約占空氣體積的五分之一；①②④；
【討論分析】空氣主要是由氮?dú)夂脱鯕饨M成的，其中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為五分之一，鎂燃燒會(huì)消耗氮?dú)夂脱鯕�，�?dǎo)致消耗的氣體多，進(jìn)入的水就多；故答案為：21；
【反思拓展】鐵絲在空氣中不能燃燒，只能在氧氣中燃燒；木炭燃燒生成二氧化碳?xì)怏w，硫粉燃燒生成二氧化硫氣體，產(chǎn)生的氣體占據(jù)了消耗掉的氧氣的空間，壓強(qiáng)不變，不能用于該實(shí)驗(yàn)；用燃燒法測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，反應(yīng)物易于跟空氣中氧氣反應(yīng)而不能與其他成分反應(yīng)，生成物不能產(chǎn)生氣體（如果能夠想辦法處理后期生成的氣體也可以考慮使用）；
故答案為：鐵絲在空氣中不能燃燒；碳和硫燃燒產(chǎn)生氣體占據(jù)了消耗掉的氧氣的空間，壓強(qiáng)不變，不能準(zhǔn)確測(cè)定氧氣的含量．

點(diǎn)評(píng) 本題的思路很明確，就是驗(yàn)證氧化鐵對(duì)過(guò)氧化氫分解是否有催化作用，按照探究實(shí)驗(yàn)的步驟按部就班的完成．測(cè)定空氣里氧氣含量的有關(guān)知識(shí)，根據(jù)題目出示的信息結(jié)合已學(xué)知識(shí)提高自己的分析能力．