Question

13．实验室常用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，写出有关反应的化学方程式．
【查阅资料】过氧化氢制氧气的催化剂有很多种，如金属氧化物，过氧化氢酶和某些盐类物质等等．
【提出问题】硫酸铜溶液能作过氧化氢制氧气的催化剂吗？如果可以，影响其催化效果的因素有哪些？
【猜想与验证】硫酸铜溶液能作过氧化氢制氧气的催化剂，且其酸碱性对催化效果有影响．
【完成实验】本实验在常温下进行

实验编号	反应物	催化剂
①	10mL5%H2O2溶液	无
②	10mL5%H2O2溶液	10滴0.1%CuSO4溶液
③	10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液	10滴0.1%CuSO4溶液
④	10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液	10滴0.1%CuSO4溶液

【分析数据、得出结论】
（1）由实验①和实验②对比，可以探究CuSO₄能够加速过氧化氢溶液的分解．
（2）若要证明CuSO₄是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后质量和化学性质不变．
（3）实验编号②③④中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图所示．分析该图能够得出的实验结论是硫酸铜溶液能作过氧化氢制氧气的催化剂，且其酸碱性对催化效果有影响．
（4）请你再写出一种影响硫酸铜催化效果的因素硫酸铜溶液的浓度．
【继续探究】请你写出一种影响硫酸铜溶液催化效果的因素（与之前因素不相同），并设计实验进行探究
猜想与验证：温度对硫酸铜溶液催化效果有影响．
实验探究：在不同温度下，取两支试管分别加入相同体积10mL5%的H₂O₂溶液，加入相同体积和浓度的硫酸铜溶液，比较收集一瓶气体所需要的时间．

Answer 1

分析 根据过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气进行分析．
（1）根据对照实验的唯一性分析；
（2）根据催化剂的定义进行分析回答；
（3）由图可知，④的反应速率最大，③的反应速率最小，以此来解答；
（4）催化剂与反应物的质量比不同，催化效果是否不同．
（5）对照实验的唯一性进行实验设计；

解答 解：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（1）探究CuSO₄能够加速过氧化氢溶液的分解，所以实验的唯一变量为CuSO₄溶液的有无，所以可以通过对比实验①和实验②．
（2）催化剂是指在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率（既能提高也能降低），而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质．故要证明CuSO₄是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后的质量和化学性质不变．
（3）由图可知，④的反应速率最大，③的反应速率最小，结合实验方案可知，碱性环境能增大H₂O₂分解的速率，酸性环境能减小H₂O₂分解的速率，
（4）硫酸铜溶液的浓度、用量、温度等会影响硫酸铜催化效果；
（5）例如探究温度对硫酸铜溶液催化效果有影响，可以在不同温度下，取两支试管分别加入相同体积10mL 5%的H₂O₂溶液，加入相同体积和浓度的硫酸铜溶液，比较收集一瓶气体所需要的时间
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（1）①；
（2）质量；化学性质；
（3）硫酸铜溶液能作过氧化氢制氧气的催化剂，且其酸碱性对催化效果有影响．
（4）硫酸铜溶液的浓度；
（继续探究） 猜想与验证：温度对硫酸铜溶液催化效果有影响．
实验探究：在不同温度下，取两支试管分别加入相同体积10mL 5%的H₂O₂溶液，加入相同体积和浓度的硫酸铜溶液，比较收集一瓶气体所需要的时间．（合理即可）

点评 本题型要充分利用题目给出的信息，按照操作步骤进行实验．在进行实验对比时，要注意对照实验的可比性．本考点是中考的重要考点之一，主要出现在实验题中．影响催化效果的除了温度，还与催化剂与反应物的质量比、接触面积等有关．