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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如图是实验室木炭还原氧化铜的实验，请回答：
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．
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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 |
| 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 |