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 | |
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 | 360 | 480 | 540 | 720 |
| 3 | 二氧化锰催化剂、加热 | 10 | 25 | 60 | 120 |
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 | |
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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6.
化学实验小组在用盐酸和大理石制取二氧化碳时,发现产生气泡的速率不一样,同学们展开了探究.所用盐酸浓度为10%、20%,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为20℃、30℃,每次实验盐酸的用量为100mL、大理石用量为10.0g.
[提出问题]盐酸与大理石反应的快慢受哪些因素的影响呢?
[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.
(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]
(3)如图图形中有四条曲线,其中实验③对应的曲线为B,即③-B.请写出能反映其它三组实验对应的曲线④-A,①-C,②-D.
(4)以上方法是通过测量产生气体快慢来判断化学反应的快慢,还可以借助其它反应现象来判断反应的快慢,你认为是固体减少的快慢.
[提出问题]盐酸与大理石反应的快慢受哪些因素的影响呢?
[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 |
| ① | 20 | 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; |
| ② | 20 | 粗颗粒 | 10% | |
| ③ | 细颗粒 | 20% | ||
| ④ | | 粗颗粒 | 20% |
[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]
(3)如图图形中有四条曲线,其中实验③对应的曲线为B,即③-B.请写出能反映其它三组实验对应的曲线④-A,①-C,②-D.
(4)以上方法是通过测量产生气体快慢来判断化学反应的快慢,还可以借助其它反应现象来判断反应的快慢,你认为是固体减少的快慢.
13.碳酸镁晶须(MgCO3•nH2O,n=1-5的整数)广泛应用于冶金、耐火材料及化工产品等领域.为测定碳酸镁晶须中n的值,学习小组设计了如图1的装置并进行实验(不考虑稀盐酸挥发)

【查阅资料】:碳酸镁晶须受热分解,生成3种氧化物;
【实验步骤】①组装仪器,查装置的气密性;②准确称取3.45g MgCO3•nH2O放在B装置中,连接仪器;③打开弹簧夹,鼓入一段时间空气,称量B、C、D、E、F装置的质量;④关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,缓缓滴入稀盐酸至无气泡产生为止;⑤打开弹簧夹,鼓入一段时间空气;
⑥准确称量B、C、D、E、F装置的质量(如表);
⑦根据数据进行计算.
【实验分析及数据处理】
(1)完善实验步骤:①查装置的气密性;⑤鼓入一段时间空气;
(2)请计算碳酸镁晶须中的n值.(要求有计算过程)
(3)A装置中盛放的溶液是NaOH(浓)溶液;
【实验反思】
(4)下列选项中,会造成实验结果偏大的是①⑤;偏小的是②③⑥;
①反应结束后,没有通空气;②滴入稀盐酸前,没有通空气;③没有A装置; ④D装置中NaOH溶液浓度过大;⑤稀盐酸滴加速率太快; ⑥没有C装置;
(5)为精确测定n的值,在老师指导下,小组同学称取13.8g MgCO3•nH2O进行热重分析,并绘制出如图2所示的热重曲线示意图.则:
①0℃至t1℃时,剩余固体质量不变的原因为没有达到该晶分解需要的温度;
②t1℃至t2℃时MgCO3•nH2O分解的化学方程式为:MgCO3•3H2O═MgCO3•H2O+2H2O;
③完全反应后,剩余固体的质量m为4g.
【查阅资料】:碳酸镁晶须受热分解,生成3种氧化物;
【实验步骤】①组装仪器,查装置的气密性;②准确称取3.45g MgCO3•nH2O放在B装置中,连接仪器;③打开弹簧夹,鼓入一段时间空气,称量B、C、D、E、F装置的质量;④关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,缓缓滴入稀盐酸至无气泡产生为止;⑤打开弹簧夹,鼓入一段时间空气;
⑥准确称量B、C、D、E、F装置的质量(如表);
| B | C | D | E | F | |
| 反应前 | 122.0g | 250.0g | 300.0g | 350.0g | 330.0g |
| 反应后 | 120.6g | 250.2g | 301.0g | 350.1g | 332.0g |
【实验分析及数据处理】
(1)完善实验步骤:①查装置的气密性;⑤鼓入一段时间空气;
(2)请计算碳酸镁晶须中的n值.(要求有计算过程)
(3)A装置中盛放的溶液是NaOH(浓)溶液;
【实验反思】
(4)下列选项中,会造成实验结果偏大的是①⑤;偏小的是②③⑥;
①反应结束后,没有通空气;②滴入稀盐酸前,没有通空气;③没有A装置; ④D装置中NaOH溶液浓度过大;⑤稀盐酸滴加速率太快; ⑥没有C装置;
(5)为精确测定n的值,在老师指导下,小组同学称取13.8g MgCO3•nH2O进行热重分析,并绘制出如图2所示的热重曲线示意图.则:
①0℃至t1℃时,剩余固体质量不变的原因为没有达到该晶分解需要的温度;
②t1℃至t2℃时MgCO3•nH2O分解的化学方程式为:MgCO3•3H2O═MgCO3•H2O+2H2O;
③完全反应后,剩余固体的质量m为4g.
7.下列关于碳及其化合物的说法正确的是( )
| A. | CO和CO2的性质不同是因为分子的构成不同 | |
| B. | 在室内放一盆水可防止CO中毒 | |
| C. | 一氧化碳和二氧化碳都具有还原性 | |
| D. | 铅笔字迹易变模糊是因为常温下石墨化学性质活泼 |