Question

13．實驗室常用過氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣，寫出有關反應的化學方程式．
【查閱資料】過氧化氫制氧氣的催化劑有很多種，如金屬氧化物，過氧化氫酶和某些鹽類物質等等．
【提出問題】硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑嗎？如果可以，影響其催化效果的因素有哪些？
【猜想與驗證】硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑，且其酸堿性對催化效果有影響．
【完成實驗】本實驗在常溫下進行

實驗編號	反應物	催化劑
①	10mL5%H2O2溶液	無
②	10mL5%H2O2溶液	10滴0.1%CuSO4溶液
③	10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液	10滴0.1%CuSO4溶液
④	10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液	10滴0.1%CuSO4溶液

【分析數(shù)據(jù)、得出結論】
（1）由實驗①和實驗②對比，可以探究CuSO₄能夠加速過氧化氫溶液的分解．
（2）若要證明CuSO₄是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后質量和化學性質不變．
（3）實驗編號②③④中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關系如圖所示．分析該圖能夠得出的實驗結論是硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑，且其酸堿性對催化效果有影響．
（4）請你再寫出一種影響硫酸銅催化效果的因素硫酸銅溶液的濃度．
【繼續(xù)探究】請你寫出一種影響硫酸銅溶液催化效果的因素（與之前因素不相同），并設計實驗進行探究
猜想與驗證：溫度對硫酸銅溶液催化效果有影響．
實驗探究：在不同溫度下，取兩支試管分別加入相同體積10mL5%的H₂O₂溶液，加入相同體積和濃度的硫酸銅溶液，比較收集一瓶氣體所需要的時間．

Answer 1

分析 根據(jù)過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣進行分析．
（1）根據(jù)對照實驗的唯一性分析；
（2）根據(jù)催化劑的定義進行分析回答；
（3）由圖可知，④的反應速率最大，③的反應速率最小，以此來解答；
（4）催化劑與反應物的質量比不同，催化效果是否不同．
（5）對照實驗的唯一性進行實驗設計；

解答 解：過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣，化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（1）探究CuSO₄能夠加速過氧化氫溶液的分解，所以實驗的唯一變量為CuSO₄溶液的有無，所以可以通過對比實驗①和實驗②．
（2）催化劑是指在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率（既能提高也能降低），而本身的質量和化學性質在化學反應前后都沒有發(fā)生改變的物質．故要證明CuSO₄是該反應的催化劑，還要驗證它在化學反應前后的質量和化學性質不變．
（3）由圖可知，④的反應速率最大，③的反應速率最小，結合實驗方案可知，堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率，
（4）硫酸銅溶液的濃度、用量、溫度等會影響硫酸銅催化效果；
（5）例如探究溫度對硫酸銅溶液催化效果有影響，可以在不同溫度下，取兩支試管分別加入相同體積10mL 5%的H₂O₂溶液，加入相同體積和濃度的硫酸銅溶液，比較收集一瓶氣體所需要的時間
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（1）①；
（2）質量；化學性質；
（3）硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑，且其酸堿性對催化效果有影響．
（4）硫酸銅溶液的濃度；
（繼續(xù)探究） 猜想與驗證：溫度對硫酸銅溶液催化效果有影響．
實驗探究：在不同溫度下，取兩支試管分別加入相同體積10mL 5%的H₂O₂溶液，加入相同體積和濃度的硫酸銅溶液，比較收集一瓶氣體所需要的時間．（合理即可）

點評 本題型要充分利用題目給出的信息，按照操作步驟進行實驗．在進行實驗對比時，要注意對照實驗的可比性．本考點是中考的重要考點之一，主要出現(xiàn)在實驗題中．影響催化效果的除了溫度，還與催化劑與反應物的質量比、接觸面積等有關．