题目内容

18.关于催化剂有关问题的探究
(1)小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.她设计并完成了如表所示的探究实验:
1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,但是慢.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二氧化锰加入水中不产生氧气
实验三向盛有5mL5%过氧化氢溶液的试管中加入二氧化锰,伸入带火星的木条有大量气泡产生,带火星的木条迅速复燃二氧化锰能加快过氧化氢的分解
①请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格.
②在小丽的探究实验中,“实验一”和“实验二”起的作用是对比(或对照等).
③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:比较MnO2在过氧化氢分解前后的质量.
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、现象和结论是:倾倒掉反应后的液体,向剩余的固体中重新加入过氧化氢溶液,有大量气泡产生,说明MnO2仍然能加快过氧化氢的分解速率(化学性质没变).
(2)小红继续对过氧化氢分解生成水和氧气的实验条件进行探究.下表是她进行实验时采集的一组数据:
用10mL双氧水制取150mL氧气所需的时间(秒)
序号双氧水的浓度30%15%10%5%
1无催化剂、不加热几乎不反应几乎不反应几乎不反应几乎不反应
2无催化剂、加热360480540720
3二氧化锰催化剂、加热102560120
请你分析回答:
①小红在设计方案时,考虑了反应物的浓度、温度、催化剂等因素对过氧化氢分解速率的影响.
②通过该实验可得出的结论:
ⅰ.反应物的浓度越大,过氧化氢分解速率越快;
ⅱ.通过对比第2组和第3组实验数据可知,二氧化锰催化剂可加快分解速率.
ⅲ.温度越高,过氧化氢分解得越快.

分析 利用催化剂的特点与催化作用,以及实验室中制取氧气的反应原理来解答此题.在验证二氧化锰的催化作用时,可设计对比实验,利用对比实验说明二氧化锰能加快反应的速度,且反应前后二氧化锰的质量和化学性质保持不变.

解答 解:(1)①只使用过氧化氢溶液能产生氧气,但是产生氧气的速度慢,不能使带火星的木条复燃;在水中加入二氧化锰不会产生氧气,在过氧化氢溶液中加入二氧化锰能较快的产生氧气,从而使带火星的木条复燃,故填:

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,但是 慢.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二氧化锰加入水中不产生氧气
实验三向盛有5mL5%过氧化氢溶液的试管中加入二氧化锰,伸入带火星的木条有大量气泡产生,带火星的木条迅速复燃二氧化锰能加快过氧化氢的分解
②,“实验一”和“实验二”起到了对比的作用,故填:对比(或对照等);
 ③第一方面的实验操作中包含了两次称量,是想比较二氧化锰在过氧化氢分解前后的质量是否改变,故填:比较MnO2在过氧化氢分解前后的质量;
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,是想比较二氧化锰在过氧化氢分解前后的化学性质是否改变,故填:倾倒掉反应后的液体,向剩余的固体中重新加入过氧化氢溶液,有大量气泡产生,说明MnO2仍然能加快过氧化氢的分解速率(化学性质没变);
(2)①根据表中给出的数据,无催化剂不加热的情况下,不同浓度的过氧化氢溶液都是几乎不反应,在无催化剂加热的情况下,不同浓度的过氧化氢溶液都分解,说明过氧化氢的分解速率与温度有关,但是得到相同气体的时间不同,浓度越大,反应的速度越快,说明过氧化氢的分解速率与浓度有关;比较同一浓度的过氧化氢溶液如30%时,在无催化剂加热的时候,需要时间是360s,有催化剂加热的条件下,需要时间是10s,说明过氧化氢的分解速率与温度、催化剂有关;故填:温度,催化剂;
②分析表中数据可以看出,浓度越大,反应速率越快,加热能加快过氧化氢的分解,有催化剂的分解速率快.
实验1、2说明过氧化氢的分解速率与温度有关;
实验2、3说明过氧化氢的分解速率与温度、催化剂有关.
故填:2;3;加快分解速率快;温度越高,过氧化氢分解得越快.

点评 本题考查的是影响过氧化氢分解速率的因素,难度不大,完成此类题时,分析问题要注意控制变量.

练习册系列答案
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[猜想与假设]a.可能与盐酸浓度有关;b.可能与温度有关;c.可能与大理石规格有关
[设计并实验]
(1)请完成如表实验设计表,并在实验目的一栏中填写对应的实验编号.
实验
编号
温度(℃)大理石
规格
盐酸浓度(均取100mL)实验目的
①20粗颗粒20%(Ⅰ)实验①和②探究盐酸浓度对该反应速率的影响;
(Ⅱ)实验①和探究温度对该反应速率的影响;
(Ⅲ)实验①和探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响;
②20粗颗粒10%
③     细颗粒20%
 
④
 
     
粗颗粒20%
(2)请写出大理石与盐酸反应的化学方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
[数据整理]
实验①中CO2质量随时间变化的关系如图.
[分析数据]
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⑥准确称量B、C、D、E、F装置的质量(如表);
BCDEF
反应前122.0g250.0g300.0g350.0g330.0g
反应后120.6g250.2g301.0g350.1g332.0g
⑦根据数据进行计算.
【实验分析及数据处理】
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(2)请计算碳酸镁晶须中的n值.(要求有计算过程)
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(2)小组同学讨论分析,发现烧杯内溶液的pH随着Na2CO3溶液体积的增加而发生改变,请你在图2中帮他们绘制出随着Na2CO3溶液体积的增加溶液pH的变化图象.

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