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题型:科学探究题 难度:0.85 引用次数:46 题号:17086848
“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”研究性质实验,引起了化学探究小组的兴趣。
Ⅰ.二氧化锰的催化作用
【实验探究】
(1)请完成下列表格的相关内容
实验编号实验操作实验现象实验分析或结论
实验分析实验结论
向盛有5mL5%的H2O2溶液的试管中伸入带火星的木条有少量气泡;木条不复燃过氧化氢能分解,但是反应速度太慢二氧化锰是过氧化氢分解制氧气的催化剂
______,再向试管内伸入带火星的木条有大量气泡产生,_____二氧化锰能加快过氧化氢分解

【交流反思】
小明同学认为仅由上述实验还不能完全得出二氧化锰是过氧化氢制氧气的催化剂,他补充设计了以下两个探究实验。
(2)实验一:称量反应后固体质量,并与反应前的称量数据作比较,其目的是 _________
(3)实验二:另取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中,再向其中加入实验②反应后的固体剩余物,其目的是证明 ____________
Ⅱ.寻找新的催化剂
【实验拓展】小红同学用MnO2、CuO两种催化剂分别与海藻酸钠混合,制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球探究分解过氧化氢溶液制取氧气的适宜催化剂。实验操作:取30粒含MnO2的海藻酸钠微球,采用图1装置进行实验。改用另一种CuO的海藻酸钠微球,分别重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图(图2所示)。

(4)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是 _______
(5)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 ______
(6)从实验曲线看,反应温和、催化效果较好的催化剂是 ____。则利用该催化剂催化过氧化氢反应的文字表达式 __________
【交流反思】查阅资料得知:CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。
(7)下列有关催化剂的说法中正确的是       
A.MnO2只能作过氧化氢溶液分解的催化剂B.同一个化学反应可以有多种催化剂
C.催化剂只能加快化学反应的速率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

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【推荐1】质量分数为5%的医用双氧水在常温下难分解;但在双氧水溶液中加入铁锈,就会迅速分解.
【提出问题】铁锈能否起到类似MnO2的催化剂作用呢?
【猜想】Ⅰ:铁锈不是催化剂、也不参与反应,反应前后质量和化学性质不变;
Ⅱ:铁锈参与反应产生O2,反应前后质量和化学性质发生了改变;
Ⅲ:铁锈是该反应的催化剂,反应前后_____

【实验】用天平称量0.2g铁锈,取5mL5%的双氧水于试管中,进行如下实验:
填写下表:
步骤③现象步骤⑥结果步骤⑦现象结论
______________猜想Ⅰ、Ⅱ不成立;猜想Ⅲ成立.

步骤①的目的是______
步骤④需用到的实验仪器有:铁架台(带铁圈)、漏斗、烧杯、_____
【拓展】通过步骤⑤得到的固体与原固体相比,你能得出哪些结论_____
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【推荐2】探究哪些物质可以作为氯酸钾分解的催化剂,并比较其催化效果:
   
编号氯酸钾质量/g催化剂催化剂质量/g收集50mL氧气所需时间/s
实验15————171
实验25二氧化锰0.549
实验35氧化铁0.558
实验45氯化钾0.5154
(1)设置实验1的目的是_____
(2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是_____
(3)写出氯酸钾分解的化学方程式:_____
(4)由实验_____对比可知,氯化钾_____(填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变,用实验1再继续收集50mL氧气,所需时间明显少于171s,解释原因_____
(5)若要证明氯化钾是该反应的催化剂,还要验证它在化学反应前后_____不变。
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【推荐3】化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量,为了探究影响化学反应速率的因素,以过氧化氢分解为研究对象进行实验。三个小组均可采用如图装置进行实验,记录收集10mL氧气的时间,实验室可供选择的试剂有:2.5%、5%、10%三种浓度的H2O2溶液、MnO2、CuO、红砖粉末。
A组:探究催化剂对化学反应速率的影响
取5mL10%H2O2溶液,三次实验分别加入0.5gMnO2、红砖粉末、CuO进行实验,记录数据如下:
试剂 MnO2 红砖粉末CuO     
t/s 10 6020

由此可出结论:MnO2、CuO对H2O2分解有催化作用,红砖粉末无催化作用,某同学对该结论提出疑问.
补充对比实验,操作为__________
结果:长时间 (大于100s ),收集到很少量气体。
更正结论:红砖粉末________ (选填“有”、“无” )催化作用。
B组:探究浓度对化学反应速率的影
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实验结果____________
结论:浓度越大,反应速率越快。
C组:探究________对化学反应速率的影响。
取10mL5%H2O2溶液和0.5gCuO为催化剂进行实验,两次实验分别将试管置于冰水浴和50℃热水浴记录时间t4、t5 ,且t4>t5
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综上所述:①为了研究某一因素对化学反应速率的影响,必须_______
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