Question

【题目】某校化学兴趣小组在学习了催化剂的知识后，想探究氧化铜能否在过氧化氢溶液分解反应中起到催化作用。请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白。

（问题）CuO能不能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂呢？

（猜想）____________。

（实验验证）

实验	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一	在试管中加入少量的H2O2溶液，然后将带火星的木条伸入试管中	________	常温下H2O2溶液分解速率非常缓慢，放出很少量氧气
实验二	在装有H2O2溶液的试管中加入少量的CuO，然后将带火星的木条伸入试管中	有较多气泡产生，木条复燃	____________

（讨论与反思）经过讨论，有的同学认为只有上述两个实验，不能证明CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂，还要补充一个探究实验。

实验三：

（实验目的）探究_____________。

（实验步骤）①准确称量CuO(少量)的质量；

②重复实验二的步骤；待反应结束，将试管里的物质过滤，洗涤，干燥，称量；

③对比反应前后CuO的质量。

（讨论）如果_______________，则说明CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂。

但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足以说明，还需要再增加一个实验。

（实验目的）________________。

（实验结论）CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂，请写出CuO催化过氧化氢分解的文字表达式：

_______________。

（拓展探究）同种催化剂，还有哪些因素会影响过氧化氢分解反应的催化效果？

假设：________________。

Answer 1

【答案】CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂有少量气泡产生，木条没有复燃；CuO能加快H2O2溶液分解速率，放出很多氧气CuO在反应前后的质量是否改变CuO在反应前后的质量不改变探究CuO在反应前后的化学性质是否改变过氧化氢水＋氧气假设：过氧化氢溶液的浓度（或催化剂的质量或催化剂的颗粒大小等）方案：①取颗粒大小相同的同一催化剂与不同浓度过氧化氢溶液充分混合；②计算收集一瓶氧气，所需的反应时间；如果所用时间不同，说明假设成立；反之则不成立。 (合理即可，需控制变量，进行对比实验)

【解析】

根据已有的知识结合题干提供的信息进行分析解答即可，催化剂能改变其他物质的化学反应速率，本身的质量和化学性质在化学反应前后不变，据此解答。

猜想：

根据提出的问题可作如下猜想：CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂；

实验验证：

实验一：由实验结论“常温下H2O2溶液分解速率非常缓慢，放出很少量氧气”，氧气具有助燃性，可推测到实验现象是有少量气泡产生，木条没有复燃；

实验二：在装有H2O2溶液的试管中加入少量的CuO，然后将带火星的木条伸入试管中，有较多气泡产生，木条复燃，说明了CuO能加快H2O2溶液分解速率，放出很多氧气；

讨论与反思：

实验三：在根据实验三的操作过程可知，实验三的目的是探究CuO在反应前后的质量是否改变；根据实验三的现象可知，如果CuO在反应前后的质量不改变，则说明CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂；

化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒）。催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变。通过实验一和实验二对比，实验三的结论可知，氧化铜可以加快过氧化氢分解放出氧气的速率，化学反应前后质量没有改变，若要证明氧化铜是过氧化氢分解的催化剂，还需要验证它在该反应前后的化学性质是否发生改变，所以实验目的是探究CuO在反应前后的化学性质是否改变；实验结论：根据“CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂”，过氧化氢在CuO催化作用下反应生成水和氧气，该反应文字表达式是过氧化氢水＋氧气；

拓展探究：

假设：过氧化氢溶液的浓度（或催化剂的质量或催化剂的颗粒大小等）；

方案：①取颗粒大小相同的同一催化剂与不同浓度过氧化氢溶液充分混合；

②计算收集一瓶氧气，所需的反应时间；如果所用时间不同，说明假设成立；反之则不成立。

(合理即可，需控制变量，进行对比实验)