Question

20．課本“分解過(guò)氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的催化作用”以及“尋找新的催化劑”
研究性實(shí)驗(yàn)，引起了化學(xué)探究小組的興趣．
思考：判斷某物質(zhì)是否為催化劑，不僅要看該物質(zhì)是否改變了其它物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，還要看其自身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后有無(wú)發(fā)生變化．
經(jīng)探究：除了MnO₂固體外，F(xiàn)eCl₃溶液和CuSO₄溶液均可對(duì)H₂O₂分解具有催化作用．下面是化學(xué)探究小組對(duì)這幾種催化劑進(jìn)行的進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)探究．
一、探究“MnO₂的用量對(duì) H₂O₂分解反應(yīng)的影響”
利用圖甲裝置探究“MnO₂的用量對(duì) H₂O₂分解反應(yīng)的影響”，實(shí)驗(yàn)中H₂O₂的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%，裝置中產(chǎn)生氧氣的量可以用壓強(qiáng)傳感器測(cè)出（在等溫條件下，產(chǎn)生氧氣體積與裝置內(nèi)壓強(qiáng)成正比．反應(yīng)放熱忽略不計(jì)．）

（1）寫(xiě)出裝置中發(fā)生反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）圖乙是“0.1克MnO₂與不同體積的3%H₂O₂溶液混合”的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從圖中可以看出H₂O₂溶液的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多．
（3）當(dāng)用“3%H₂O₂溶液8毫升與不同質(zhì)量的MnO₂混合”時(shí)，得到如圖丙所示的曲線．曲線的斜率顯示，當(dāng)MnO₂的用量增加到0.08克時(shí)，分解速度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求．在此實(shí)驗(yàn)條件下，若MnO₂的質(zhì)量有4克（一藥匙），就能使如圖C（選填字母）燒杯中所裝的3%H₂O₂溶液，其分解速度最接近實(shí)驗(yàn)要求．

二、探究相同濃度的FeCl₃溶液和CuSO₄溶液對(duì)H₂O₂分解的催化效果

【定性研究】
（4）如圖甲，可通過(guò)觀察產(chǎn)生氣泡的速率來(lái)定性比較兩者的催化效果．
【定量研究】
（5）如圖乙，實(shí)驗(yàn)前檢查該裝置氣密性的方法是先將分液漏斗的活塞關(guān)閉，然后用雙手緊握錐形瓶的外壁，然后觀察注射器的活塞是否向外移動(dòng)，若向外移動(dòng)，說(shuō)明該裝置的氣密性是良好的．要定量比較兩者的催化效果，可測(cè)量生成等體積氣體所需的時(shí)間．
【實(shí)驗(yàn)拓展】
探究小組同學(xué)通過(guò)查閱資料得知：除了上述幾種物質(zhì)可以做過(guò)氧化氫溶液分解的催化劑外，CuO、馬鈴薯等也可以做過(guò)氧化氫溶液分解的催化劑．下列有關(guān)催化劑的說(shuō)法中正確的是B（填序號(hào)）．
A．不用催化劑過(guò)氧化氫溶液就不能分解
B．同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，同一物質(zhì)也可以做不同反應(yīng)的催化劑
C．催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率
D．某同學(xué)用氯酸鉀制氧氣時(shí)，誤將高錳酸鉀當(dāng)作MnO₂一起加熱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)    速率和氧氣的產(chǎn)量均增加了，故催化劑還可以增加生成物的質(zhì)量．

Answer 1

分析 思考：根據(jù)催化劑的特點(diǎn)分析；
（1）過(guò)氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣；
（2）根據(jù)圖示可以看出H₂O₂的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多；
（3）根據(jù)圖中給出的比例分析．
（4）根據(jù)通過(guò)觀察產(chǎn)生氣體的多少或產(chǎn)生氣體的快慢等來(lái)定性比較兩者的催化效果進(jìn)行解答；
（5）根據(jù)檢查裝置氣密性的方法以及比較催化效果的方法來(lái)分析．
【實(shí)驗(yàn)拓展】根據(jù)催化劑的含義進(jìn)行解答．

解答 解：思考：催化劑是在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率（既能提高也能降低），而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生改變的物質(zhì)；
過(guò)氧化氫在二氧化錳的催化作用下生成水和氧氣，方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）根據(jù)圖示可以看出H₂O₂的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多；
（3）由圖示可知3%H₂O₂溶液8毫升與0.08克MnO₂混合，分解速度達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，若MnO₂的質(zhì)量有4克需要3%H₂O₂溶液為$\frac{4g}{0.08g}$×8mL=400mL．
（4）比較兩種物質(zhì)對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響，可以觀察二者產(chǎn)生氣泡的速率；故填：產(chǎn)生氣泡的速率；
（5）檢查該裝置的氣密性，可先將分液漏斗的活塞關(guān)閉，然后用雙手緊握錐形瓶的外壁，然后觀察注射器的活塞是否向外移動(dòng)，若向外移動(dòng)，說(shuō)明該裝置的氣密性是良好的；催化劑的催化效果越好，反應(yīng)產(chǎn)生氣體的速率越快，可通過(guò)測(cè)量產(chǎn)生等體積的氧氣所需要的時(shí)間來(lái)分析，所需時(shí)間越短，催化效果越好；故填：先將分液漏斗的活塞關(guān)閉，然后用雙手緊握錐形瓶的外壁，然后觀察注射器的活塞是否向外移動(dòng)，若向外移動(dòng)，說(shuō)明該裝置的氣密性是良好的；時(shí)間
【實(shí)驗(yàn)拓展】A．催化劑只是改變反應(yīng)的速率，不用催化劑過(guò)氧化氫溶液也能分解，故錯(cuò)誤；
B．根據(jù)題目的信息可知同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，同一物質(zhì)也可以做不同反應(yīng)的催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學(xué)反應(yīng)的速率，還能減慢化學(xué)反應(yīng)的速率，故C錯(cuò)誤；
D．高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物中有二氧化錳作為反應(yīng)的催化劑，故D錯(cuò)誤；
故答案為：
思考：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)．
（1）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）H₂O₂溶液的用量越多，產(chǎn)生的氧氣越多．
（3）C；
（4）產(chǎn)生氣泡的速率；
（5）先將分液漏斗的活塞關(guān)閉，然后用雙手緊握錐形瓶的外壁，然后觀察注射器的活塞是否向外移動(dòng)，若向外移動(dòng)，說(shuō)明該裝置的氣密性是良好的；時(shí)間；
【實(shí)驗(yàn)拓展】B．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，找到事物的內(nèi)在聯(lián)系，考查了學(xué)生分析問(wèn)題的能力，同時(shí)也是對(duì)影響反應(yīng)速率因素這一知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)考查．