某研究小组对H2O2分解的各种催化剂的催化效果进行定量对比探究,小组人员选用海藻酸钠(海藻酸钠是一种天然高分子物质,在本实验中性质稳定,不与他物质发生反应)作为催化剂支架,制备负载等量催化剂的海藻酸钠微球,利用数字化手持技术展开探究。
【实验过程】
敢负载各种等量催化剂的海藻酸钠微球各30粒分别放入a、b、c、d四个锥形瓶中,每个锥形瓶上连接压力传感器和注射器(如图1所示)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/4/4/2692589951344640/2693342710292480/STEM/6019686c-ff02-4bac-881c-4e86e87ef5e8.png)
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用注射器分别向每个锥形瓶中注入20mL浓度为5%的H2O2溶液,溶液全部注入后立即采集200s内压强数据,最后用软件绘制实验图形如图2所示(猪肝研磨液富含过氧化氢酶,在适宜的温度下其催化效果最佳)。
【实验分析】
(1)写出b瓶中反应的文字和符号表达式_______ ,_______ 。上述四种催化剂中催化效果最差的物质是_______ 。
(2)a、b瓶在60s左右时压强突然恢复至常压,最可能的原因是_______ 。
(3)前50s内,b、c、d瓶中反应速率越来越快,可能的原因是_______ 。
(4)实验中发现a瓶中催化剂的性能随反应进行越来越弱,可能的原因是_______ 。
【实验过程】
敢负载各种等量催化剂的海藻酸钠微球各30粒分别放入a、b、c、d四个锥形瓶中,每个锥形瓶上连接压力传感器和注射器(如图1所示)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/4/4/2692589951344640/2693342710292480/STEM/6019686c-ff02-4bac-881c-4e86e87ef5e8.png)
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用注射器分别向每个锥形瓶中注入20mL浓度为5%的H2O2溶液,溶液全部注入后立即采集200s内压强数据,最后用软件绘制实验图形如图2所示(猪肝研磨液富含过氧化氢酶,在适宜的温度下其催化效果最佳)。
【实验分析】
(1)写出b瓶中反应的文字和符号表达式
(2)a、b瓶在60s左右时压强突然恢复至常压,最可能的原因是
(3)前50s内,b、c、d瓶中反应速率越来越快,可能的原因是
(4)实验中发现a瓶中催化剂的性能随反应进行越来越弱,可能的原因是
更新时间:2021-04-05 16:42:40
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【知识点】 催化剂的概念、性质与用途解读
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解题方法
【推荐1】化学研究小组在开展了“过氧化氢制取氧气的反应中二氧化锰的作用”之后,又进行了“寻找新的催化剂”的探究实验。
【提出问题1】寻找“氧化铁能否用于过氧化氢溶液分解的催化剂”的证据?如果能,它的催化效果如何?
【实验设计1】
【实验结论】
(1)A中产生的气体是______ 。
(2)氧化铁可以作过氧化氢分解的催化剂,寻找该结论的证据主要是设计了实验______ (选填I、Ⅱ、I或IV)展开的。
【实验评价】
(3)设计实验Ⅲ的目的是_____ 。
【资料信息】过氧化氢分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作为催化剂
【提出问题2】氧化铜(黑色粉末)是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰效果更好?
【设计实验2】某同学以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验(其它可能影响实验的因素均忽略)。
(4)写出氯酸钾在二氧化锰的催化作用下发生反应的符号表达式:_________ 。
(5)上述实验应测量的“待测数据”是指________ 。
(6)若实验②比实验①的“待测数据”更_________ (填“大”、“小”、“不确定”),说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率,表中“m”的数值应该为_______ 。
(7)将实验②反应后的固体经过过滤、洗涤、干燥处理后,称量得到0.5克黑色粉末,再将黑色粉末放入_____ (简述操作)。
【评价设计】
(8)你认为该小组同学设计实验③和实验②对比的目的是_______ 。
【提出问题1】寻找“氧化铁能否用于过氧化氢溶液分解的催化剂”的证据?如果能,它的催化效果如何?
【实验设计1】
实验 | 现象 |
I、分别量取5毫升5%的过氧化氢溶液于A、B两支试管中,向A中加入a克氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中伸入带火星的木条,观察现象, | A试管中产生气泡,带火星的木条复燃,B试管中无明显现象 |
Ⅱ、将“实验I”中A试管的剩余物质分离,将所得固体进行洗涤、干燥、称量 | 所得固体质量为a克 |
Ⅲ、将“实验IⅡ”得到的固体放入盛有5毫升5%的过氧化氢溶液的试管中,向试管中伸入带火星的木条 | 有气泡冒出,带火星的木条复燃 |
IV、分别量取5毫升5%的过氧化氢溶液放入C、D两支试管中,向C试管中加入a克氧化铁粉末,向D试管中加入a克二氧化锰粉末 |
【实验结论】
(1)A中产生的气体是
(2)氧化铁可以作过氧化氢分解的催化剂,寻找该结论的证据主要是设计了实验
【实验评价】
(3)设计实验Ⅲ的目的是
【资料信息】过氧化氢分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作为催化剂
【提出问题2】氧化铜(黑色粉末)是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰效果更好?
【设计实验2】某同学以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验(其它可能影响实验的因素均忽略)。
实验序号 | 氯酸钾质量 | 其他物质质量 | 待测数据 |
① | 1.2克 | X | |
② | 1.2克 | 氧化铜0.5克 | Y |
③ | m | 二氧化锰0.5克 | Z |
(5)上述实验应测量的“待测数据”是指
(6)若实验②比实验①的“待测数据”更
(7)将实验②反应后的固体经过过滤、洗涤、干燥处理后,称量得到0.5克黑色粉末,再将黑色粉末放入
【评价设计】
(8)你认为该小组同学设计实验③和实验②对比的目的是
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【推荐2】实验一:气体制取,根据下列实验装置,回答相关问题。
(1)写出标号仪器的名称:①______ ;
(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰来制取并收集一瓶较纯净的氧气,应选择的装置组合是______ (填序号),写出其反应的文字或符号表达式______ 。
(3)实验室也可用高锰酸钾制氧气,应选择的发生装置是______ ,其反应的文字或符号表达式为______ ,用排水法收集氧气时,发现水槽内的水变成了红色,其可能的原因是______ ,若用F装置收集生成的氧气时,应从______ (填“a”或“b”)端通入;若用D装置收集生成的氧气时,验满的方法是______ 。
(4)氨气是一种密度小于空气,极易溶于水的气体,溶于水形成的溶液可以使酚酞试液变红。实验室可用加热氢氧化钙和氯化铵固体混合物的方法制取氨气,实验室可用______ 方法收集氨气,用下图装置进行制备并验证氨气的性质,当实验开始一段时间之后你会发现酚酞试液变红,且可以看到燃着的蜡烛熄灭。
根据信息你认为:玻璃导管没有伸入酚酞试液中的原因是______ ;蜡烛熄灭说明氨气______ (填化学性质,任写一条)。
实验二:探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下:
I、用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球,备用。
Ⅱ、取30粒含MnO2的海藻酸钠微球,采用左下图装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到如图的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
①每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因______ 。
②用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验,60s时压强瞬间回落,其原因是______ 。
③从实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是______ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/20/54466938-83fe-4c9d-a743-e1399069d92e.png?resizew=581)
(1)写出标号仪器的名称:①
(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰来制取并收集一瓶较纯净的氧气,应选择的装置组合是
(3)实验室也可用高锰酸钾制氧气,应选择的发生装置是
(4)氨气是一种密度小于空气,极易溶于水的气体,溶于水形成的溶液可以使酚酞试液变红。实验室可用加热氢氧化钙和氯化铵固体混合物的方法制取氨气,实验室可用
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/20/8882d944-1c07-411a-a278-852970182ce5.png?resizew=318)
根据信息你认为:玻璃导管没有伸入酚酞试液中的原因是
实验二:探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下:
I、用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球,备用。
Ⅱ、取30粒含MnO2的海藻酸钠微球,采用左下图装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到如图的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/9/20/efecbbe4-1348-43c7-b63e-68f56c586713.png?resizew=584)
①每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因
②用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验,60s时压强瞬间回落,其原因是
③从实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是
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【推荐3】氧气可通过多种途径得到,现用下列方法制取氧气。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/12/2893139359522816/2894480074661888/STEM/0bcefdeb-cae1-4642-a6c0-8a5f4e3db9ee.png?resizew=538)
(1)小萱同学得知氧化铁可作为氯酸钾制取氧气的催化剂后,用电子秤称取1.00g氧化铁和一定量的氯酸钾进行充分混合,用图1所示装置进行实验。
①试管内反应的化学方程式为___ ,能用排水法收集氧气的依据是___ 。
②实验结束后,称得剩余固体的质量为2.49g。请你计算出小亮同学所称取氯酸钾的质量为___ g。
(2)小亮同学用补鞋胶水固化二氧化锰粉末,将制成的颗粒状二氧化锰置于多孔塑料片上方,利用图2所示装置进行实验,实验过程中某段时间试管内气压的变化如图3所示,a点对应的操作是关闭弹簧夹。下列说法正确的是
(3)根据化学试剂的市场价格,实验室制取32g氧气常用药品的成本如表:
结合表中信息,你认为在分组实验中选用双氧水并将二氧化锰制成规则的颗粒状制取氧气的优点是___ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/1/12/2893139359522816/2894480074661888/STEM/0bcefdeb-cae1-4642-a6c0-8a5f4e3db9ee.png?resizew=538)
(1)小萱同学得知氧化铁可作为氯酸钾制取氧气的催化剂后,用电子秤称取1.00g氧化铁和一定量的氯酸钾进行充分混合,用图1所示装置进行实验。
①试管内反应的化学方程式为
②实验结束后,称得剩余固体的质量为2.49g。请你计算出小亮同学所称取氯酸钾的质量为
(2)小亮同学用补鞋胶水固化二氧化锰粉末,将制成的颗粒状二氧化锰置于多孔塑料片上方,利用图2所示装置进行实验,实验过程中某段时间试管内气压的变化如图3所示,a点对应的操作是关闭弹簧夹。下列说法正确的是
A.ab段表示试管中液面逐渐上升 | B.bc段表示二氧化锰与双氧水脱离接触 |
C.c点对应的操作是打开弹簧夹 |
药品 | 高锰酸钾 | 氯酸钾 | 双氧水 | 二氧化锰 |
成本 | 31.6元 | 8.4元 | 2.6元 | 4元 |
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