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1、微专题一(学用见P78)有关催化剂的探究1.质量相等的a、b两份氯酸钾,向b中加入少量的MnO2,同时放在两支试管中加热,下列放出氧气质量与反应时间的关系图像中正确的是( C )【解析】质量相等的a、b两份氯酸钾,向b中加入少量的MnO2,同时放在两支试管中加热,b中的MnO2能够加快反应速率,先开始反应,反应需要时间短,最终生成氧气质量相等,C项正确。2.某兴趣小组的同学对实验室制备氧气的条件进行如下实验探究。(1)小明同学知道二氧化锰能作过氧化氢分解的催化剂后,想再探究其他物质是否也可作过氧化氢分解的催化剂。【提出问题】氧化铜能否作过氧化氢分解的催化剂?如果能,其催化效果如何?【设计并完成
2、实验】实验步骤实验现象.分别量取5 mL 5%的过氧化氢溶液放入A、B两支试管中,向A试管中加入a g氧化铜粉末,并分别在A、B两支试管中插入带火星的木条,观察现象A试管中产生气泡,带火星的木条复燃,B试管中无明显现象.待A试管中没有现象发生时,重新加入5%的过氧化氢溶液,并把带火星的木条伸入试管中,如此反复几次实验,观察现象试管中均产生气泡,带火星的木条均复燃.将实验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a g.分别量取5 mL 5%的过氧化氢溶液放入C、D两支试管中,向C试管中加入a g氧化铜粉末,向D试管中加入a g二氧化锰粉末,观察现象【实验分析】实验、
3、证明:氧化铜的化学性质和质量在反应前后均没有发生变化,能(填“能”或“不能”)作为过氧化氢分解的催化剂。设计实验的目的是对比氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。(2)小丽同学想探究二氧化锰的用量对过氧化氢分解速率的影响。她做了这样一组实验:每次用30 mL 10%的过氧化氢溶液,采用不同量的二氧化锰粉末做实验,测定收集到500 mL氧气时所用的时间,结果如下(其他实验条件均相同):实验序号12345678910二氧化锰用量/g0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0时间/s22131210985333请分析表中数据,可以得出的结论是在一定范围内,二氧化锰的用量越大,反
4、应速率越大。(3)除是否使用催化剂、催化剂的种类、催化剂的质量外,还可能有哪些因素会影响过氧化氢的分解速率?你的猜想是温度(或过氧化氢浓度)(写出1条即可)。3.小雨阅读课外资料得知:氯酸钾的分解可用二氧化锰、氧化铜等物质作催化剂。于是,他对影响氯酸钾分解的因素及催化剂的催化效果产生了探究兴趣。【提出问题】氧化铜是否比二氧化锰催化效果更好?影响氯酸钾分解速率的因素有哪些呢?【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准,设计了下列几组实验。序号KClO3的质量/g催化剂及其质量温度/氧气的体积/mL反应所需时间10.0330100t110.0CuO 1.5 g330100t210.0MnO2 1.5
5、 g330100t310.0MnO2g380100t4(1)若t2t3,说明二氧化锰的催化效果更好。(2)写出实验所涉及的化学方程式:2KClO32KCl+3O2。(3)实验中MnO2的质量为1.5g,若t3t4,则化学反应快慢与温度的关系是温度越高,反应速率越快。(4)氯酸钾的分解速率还可能与催化剂的颗粒大小(写出1个即可)因素有关。4.某化学兴趣小组在实验室里进行与过氧化氢分解相关的数字化实验,他们对该实验充满了浓厚的兴趣。【实验一】探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下:.将MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液,制成含等质量不同种催化剂
6、、大小相同的海藻酸钠微球,备用。.取30粒含MnO2的海藻酸钠微球,用如图甲所示装置进行实验,然后改用其他三种海藻酸钠微球,分别重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线如图乙所示。(1)每次实验时,海藻酸钠微球数量应相同的原因是保证催化剂的用量相同。(2)用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验,60 s时压强瞬间回落,其原因可能是产生氧气的速率过快,导致锥形瓶内气压过大,橡胶塞被弹出。(3)从实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是CuO。【实验二】MnO2和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为了比较两者的催化效果,小明按图丙所示装置进行了如下实验(酶是一种生物催化剂,其生物活性受
7、温度影响变化明显,温度过高,生物活性降低,甚至变质)。取1.5 mg过氧化氢酶和8 mL蒸馏水加入容器中,搅拌后塞紧橡胶塞。用注射器A从容器中抽出2 mL气体,再用注射器B将2 mL H2O2溶液注入容器中,采集数据,直至反应结束。用3.1 mg、5.6 mg过氧化氢酶及1.5 mg、5.6 mg、10.7 mg二氧化锰重复上述实验,获得的数据如图丁。(1)步骤将注射器B中的2 mL H2O2溶液全部注入容器前,用注射器A先从容器中抽出2 mL气体,其目的是使加入反应物后瓶内的初始气压与原气压相同。(2)小明分析相关数据,得出“过氧化氢酶对过氧化氢的催化效果比二氧化锰好”这一结论,其依据是等质量的催化剂使等体积的过氧化氢分解达到相同气压,过氧化氢酶所需的时间更短。(3)查阅资料得知:过氧化氢分解为放热反应。小明推测:过氧化氢酶质量过大,可能导致实验过程中过氧化氢分解突然变慢。请说明理由:过氧化氢酶质量过大可能导致反应过快,温度过高,使过氧化氢酶的活性降低。