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题型:科学探究题 难度:0.65 引用次数:75 题号:8722112
二氧化锰可作过氧化氢溶液分解的催化剂,兴趣小组想探究过氧化氢分解有没有其他催化剂,以及影响过氧化氢分解速率的因素除催化剂外还有哪些。
Ⅰ.【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢分解的催化剂?如果能,其催化效果如何?
【实验探究】
实验步骤实验现象
①分别取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中,向A中加入1g氧化铁粉末,并分别在A、B试管中插入带火星的木条,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。
②待A中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,把带火星的木条伸入试管,如此反复3次。试管中均产生气泡,带火星的木条均复燃。
③将步骤②中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量为ag。




④分别取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中,向C中加入1g氧化铁粉末,向D中加入1g二氧化锰粉末,观察现象。





【实验结论】
(1)步骤②证明氧化铁的___在反应前后没有发生变化;③中如果a=___,证明氧化铁的___在反应前后没有发生变化。由①②③可知,氧化铁可以作过氧化氢分解的催化剂。
(2)写出试管A中发生反应的文字表达式___
【实验评价】
设计实验步骤④的目的是___,若观察到D试管中产生气泡的速率比C试管中快,由此可以得到的结论是___
Ⅱ.探究过氧化氢溶液浓度对过氧化氢分解速率的影响。
【交流讨论】可以通过测定相同条件下不同浓度过氧化氢溶液___来探究。
A 产生相同体积氧气的时间   B 产生氧气的总体积     C 单位时间内产生氧气的体积
【实验探究】
按图1装置进行实验:水浴温度控制在21℃,二氧化锰均为0.5g,过氧化氢溶液均为5mL,三颈瓶容积为250mL,恒压漏斗(漏斗的支管与三颈瓶相连)的作用是使过氧化氢溶液自行下滴。数字传感器数据绘制图像如图2、图3。

【实验结论】
图2说明过氧化氢溶液浓度与反应速率之间的关系是____,结合图3,以10%H2O2溶液为例分析,三颈瓶内气压后来慢慢降低的原因是_____

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解题方法
【推荐1】关于低化剂的研究是一项重要的课题,某小组以“探究催化剂的奥密”为题展开了项目化学习。
【任务一】认识催化剂
(1)催化剂在化工生产中起着重要作用,下列说法不正确的是_______(填字母)。
A.用作催化剂的物质还可能是其他反应的反应物成生成物
B.在化学反应前后催化剂的质量和化学性质都不发生改变
C.不加入催化剂化学反应就一定不能发生
D.一个化学反应可能有多种催化剂

【任务二】探究催化剂
(2)查阅资料发现氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂,于是进行相应的探究。称量0.2g氧化铜,取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中,进行如图所示实验。
步骤①现象步骤⑥结果步骤⑦现象实验结论
试管中有极少量的气泡产生,带火星的木条没有复燃称得氧化铜的质量为______________氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂
写出上述反应的化学方程式_________,步骤⑦的作用________
【任务三】探究催化剂的催化效果

分别取10mL5%过氧化氢溶液、1g二氧化锰、1g氧化铜,按图1所示装置进行实验,实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触,测得相同条件下瓶内气压的变化如图2所示。
(3)对比分析图2中的_______(填字母)点,可知化学反应速率与催化剂的种类有关。
(4)请从催化剂的角度解释在实验过程中,上述两个反应虽化学反应速率不同,但完全反应后两个装置内压强相同的原因是________
2023-11-27更新 | 41次组卷
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【推荐2】实验室常用加热氯酸钾和少量二氧化锰的混合物的方法制取氧气,写出该反应的符号表达式______________
小明发现,氯酸钾与氧化铜混合加热,也能较快产生氧气,于是他进行了如下探究:
【提出猜想】除二氧化锰、氧化铜外,氧化铁也可以作氯酸钾分解的催化剂。
【完成实验】按下表完成实验并记录数据:分解温度(分解温度越低,催化效果越好)。
实验编号   实验药品分解温度(℃)
 ① 氯酸钾    580
 ② 氯酸钾、二氧化锰(质量比1:1)    350
 ③ 氯酸钾、氧化铜(质量比l:1)    370
 ④ 氯酸钾、氧化铁(质量比1:1)    390
【分析数据、得出结论】
(1)通过实验__________与实验④对比,证明小明的猜想是合理的。
(2)实验所用的三种物质,催化效果由好到差的顺序是____________________
【反思】
(1)如果要证明氧化铁是该反应的催化剂,还要验证氧化铁的__________________在反应前后不变。
(2)当使用同种催化剂时,可能影响催化效果的因素有____________________________
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【推荐3】某研究小组对过氧化氢溶液制取氧气进行如下探究:
【实验一】氧气制取和性质实验。现有如图1装置:
   
(1)实验室用过氧化氢溶液制氧气的化学方程式为__________,应选择的发生装置是_________。(填标号,下同),收集装置是_________
(2)用收集的氧气进行“铁丝在氧气中燃烧”的实验,观察到的现象是_________
【实验二】探究H2O2质量分数、温度对反应速率的影响:
设计如下表实验方案:
实验序号H2O2质量分数/%温度/℃每分钟气泡数
3030
3020
1530
(3)实验①和③的实验目的是_____________
【实验三】探究制取氧气的适宜催化剂。
实验方案如下:
I.用等质量的MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂粉末分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成颗粒表面积相同的海藻酸钠微球,备用。
Ⅱ.取30粒含MnO2的海藻酸钠微球,采用图2装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到图3的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
   
(4)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因__________
(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,催化效果较好、反应温和的催化剂是_________
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