题目内容
“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”研究性实验,引起了化学探究小组的兴趣。
【实验探究一】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂?如果能,催化效果如何?
实验步骤 | 实验现象 |
I.分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B 两支试管中,向A试管中加入ag氧化铁粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星木条,观察现象。 | A试管中产生气泡,带火星木条复燃,B试管中无明显现象 |
II.待A试管中没有现象发生时,重新加入过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管,如此反复多次试验,观察现象。 | 试管中均产生气泡,带火星木条均复燃 |
III.将实验II中的剩余物小心过滤,并将所得滤渣进行洗涤、干燥、称量,所得固体质量仍为ag。 | |
IV分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D 两支试管中,向C试管中加入ag氧化铁粉末,向D试管中加入ag二氧化锰粉末,观察现象。 | |
(1)由实验Ⅰ你可以得出的结论是 ;
(2)实验II、III证明:氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化,可以作过氧化氢分解的催化剂;
(3)写出氧化铁催化过氧化氢分解的符号表达式 ;
【实验评价】
(4)若实验IV观察到D试管中产生气泡的速率更快,由此你可以得到的结论是 。
【实验探究二】影响化学反应的速率除了催化剂以外,还有其它因素吗?以下是另一实验小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据。
实验序号 | H2O2溶 液浓度% | H2O2溶液体积/mL | 温度℃ | MnO2的用量/g | 收集氧气的体积/mL | 反应所需 的时间/s |
① | 5 | 1 | 20 | 0.1 | 4 | 16.75 |
② | 15 | 1 | 20 | 0.1 | 4 | 6.04 |
③ | 30 | 5 | 35 | 0 | 2 | 49.21 |
④ | 30 | 5 | 55 | 0 | 2 | 10.76 |
(5)通过实验①和②对比可知,化学反应速率还与 有关;从实验 和 对比可知,化学反应速率与温度的关系是: ;
(6)化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果,化学反应速率与微观粒子的概率有关。试从微观角度解释“反应物浓度越大,化学反应速率越快”的原因是: 。
(1)氧化铁能加快过氧化氢分解的反应速率
(2)化学性质 质量
(3)H2O2 H2O + O2
(4)二氧化锰催化效果比氧化铁好
(5)反应物浓度(或浓度)③和④温度越高,化学反应速率越快
(6)反应物浓度越大,单位体积的反应物中含有的粒子数越多,粒子间碰撞的概率越大,化学反应速率越快
解析试题分析:(1)通过对比实验,说明氧化铁确实改变了过氧化氢分解的速率。
(2)实验Ⅱ说明氧化铁仍能对过氧化氢的分解起加快作用,说明其化学性质没有发生改变。实验Ⅲ通过两次称量,说明其质量在反应前后并没有发生改变。
(3)这个反应和二氧化锰作催化剂时的反应一样,只需将催化剂由二氧化锰转换成氧化铁即可。反应的化符号表达式为:H2O2H2O + O2
(4)由于D试管中用的是二氧化锰,若实验IV观察到D试管中产生气泡的速率更快,可以得到的结论是二氧化锰催化效果比氧化铁好。
(5)实验①和②中唯一的不同是过氧化氢溶液的浓度,所以我们可以得出反应速率还与反应物的浓度有关。要得出化学反应速率与温度的关系,只需找到温度不同而其他条件完全相同的两个实验作对比,观察表格,容易发现实验③和④符合我们的要求,且它们之间的关系是:温度越高,化学反应速率越快。
(6)根据题目信息“化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果”,不难理解得出:反应物浓度越大,单位体积的反应物中含有的粒子数越多,粒子间碰撞的概率越大,化学反应速率越快。
考点:催化剂概念的理解,化学反应速率影响因素的探究
实验室里,试剂瓶的标签常因脱落或被腐蚀而丢失,现有失去标签的6瓶溶液,可能是NaCl、Na2CO3、NaOH、CaCl2、Ca(OH)2、HCl、CuSO4七种物质中的六种,教师将它们编号为A、B、C、D、E、F,让同学们鉴别这六种物质,请你参与小明的下列鉴别过程.
[查阅资料]:CaCl2溶液显中性,CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
(1)观察各种溶液的颜色,其中C瓶为 色,是硫酸铜溶液.
(2)做两两混合实验,E与其他四种物质混合的实验现象记录如下:
| A | B | D | F |
E | 无现象 | 白色沉淀 | 无色气泡 | 白色沉淀 |
由此实验确定 E是 (写化学式),还能确定 .
(3)若只用酚酞溶液,进一步确定另外三种物质的成分,你的实验设计是(填下表):
实验操作 | 实验现象及实验结论 |
| |
(4)六种物质都鉴别出来以后,小明将NaOH溶液和Na2CO3溶液混合,再滴加稀盐酸,从开始滴加稀盐酸到过量的现象是 ;此时溶液中的溶质为 .
铁暴露在空气中会生锈。不知你注意了没有,将苹果切开不久,果肉上就会产生一层咖啡色的物质,也好象是生了“锈”一样。某化学活动小组对此进行了探究。
【提出问题】切开的苹果“生锈”与什么因素有关?
【猜想与假设】
猜想①:可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”;
猜想②:可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”;
猜想③:可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而“生锈”;
【收集证据】
(一)查阅有关资料:已知苹果“生锈”是果肉里的物质(酚和酶)与空气中的一种物质发生氧化反应,生成咖啡色的物质。且温度越高反应越快。
(二)实验探究:针对上面的猜想,化学活动小组依次设计了实验方案,将苹果肉分别放入 三种气体中,依次观察到下列实验现象。请你帮他们填写下表。
| 氮气 | 氧气 | 二氧化碳 |
现象 | 不变色 | 变色 | |
结论 | 果肉变色与氮气无关 | | 果肉变色与二氧化碳无关 |
【反思与评价】
在三种猜想中,你认为猜想 (填代号)最不合理, 理由是 。
【应用】根据上述结论,要防止果汁变质,果品加工和保存果汁时可采取的措施是 。(写一点即可)
张丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她设计并完成了下表所示的探究实验:
| 实验操作 | 实验现象 | 实验结论或总结 | |
结论 | 总结 | |||
实验一 | 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中,伸入带火星的木条 | 有气泡产生,木条不复燃 | 过氧化氢分解产生氧气,但反应速率 。 反应的化学方程式为: 。 | 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂 |
实验二 | 向盛水的试管中加入二氧化锰,伸入带火星的木条 | 没有明显现象 | | |
实验三 | | | 二氧化锰能加快过氧化氢的分解 |
请你帮张丽同学填写上表中未填完的空格。
(1)在张丽的探究实验中,“实验一”和“实验二”起的作用是 。
(2)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”,她补充设计了两个方面的探究实验,最终完成了对“命题”的实验证明。
第一方面的实验操作中包含了两次称量,其目的是: ;
第二方面的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。接下来的实验操作是: 。
某研究性学习小组将实验室制备二氧化碳气体反应后的废物进行处理,目的是制取中性干燥剂CaCl2。得到固体后,他们对固体的成分进行了如下探究:
[提出猜想]
猜想一:只有CaCl2;
猜想二:CaCl2和CaCO3;
猜想三:CaCl2和HCl。
| 操作 | 现象 | 结论 |
步骤一 | | 猜想二成立 | |
步骤二 | |
通过讨论,大家认为“猜想三”不成立,理由是 。
[实验探究]
(1)写出有关反应的化学方程式: 。
(2)实验结束后,同学们根据复分解反应发生的条件,总结出得到CaCl2的不同途径,如:
①Ca(OH)2+YCla=CaCl2+Z↓,那么Z可能是 填一种物质的化学式即可);
②CaXm+2YClb=CaCl2+H2O,则“YClb”属于 类物质。
(3)同学们又用类比的方法对CaCl2可能具有的化学性质进行了探究,总结出其能与下列物质中的 发生反应(填编号)。
①HNO3 ②AgNO3 ③Na2CO3 ④Fe(OH)3 ⑤Mg ⑥BaCO3
几年前,一辆载满20t电石的挂车,在浙江滨江区燃起熊熊大火并伴有大量黑烟.事故路面上洒落了五六百米燃着的石头.这辆货车在雨中整整燃烧了一天,消防官兵对大火也束手无措,场面让人震撼.大家对电石的化学性质产生了浓厚的兴趣,请你一起与他们完成下列探究活动.
【查阅资料】电石的主要成分是碳化钙(CaC2),可以与水反应生成一种可燃性气体及白色固体.常见的可燃性气体中,乙炔(C2H2)燃烧时伴有大量黑烟.
【猜想与假设】
电石与水反应生成的可燃性气体是:氧气、氢气或乙炔(C2H2);电石与水反应生成的白色固体是:氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙.大家做出以上推断的理由是 .
大家讨论后一致认为该气体不可能是氧气,原因是 ,白色固体不可能是氧化钙,原因是(用化学方程式表示) .
【实验探究】
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
(1)取适量电石加水反应,收集生成的气体,验纯后点燃. | 气体燃烧,产生黄色火焰并伴有浓烈黑烟. | 电石与水反应产生的气体是 |
(2)取适量反应后生成的固体于试管中,滴加过量稀盐酸. | 固体溶解, . | 电石与水反应产生的固体不是碳酸钙 |
(3)取适量反应后生成的固体于试管中加水,向上层清液中滴加2~3滴 . | 溶液变红 | 电石与水反应产生的固体是氢氧化钙 |
【反思交流】载有电石的货车可以在雨中整整燃烧一天而不熄灭,说明电石与水的反应是(填“吸热”或“放热”)反应.