Question

【題目】某化學興趣小組對“氧化銅能否作過氧化氫分解的催化劑”進行了如下探究:

（實驗探究）

實驗編號	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗分析或結(jié)論
			實驗分析	實驗結(jié)論
①		有少量氣泡產(chǎn)生，木條不復(fù)燃	過氧化氫能分解，但是______	氧化銅是過氧化氫分解的催化劑
②		________	氧化銅能加快過氧化氫的分解速率

(1)寫出實驗②中發(fā)生的反應(yīng)的化學方程式:___________________________________。

（交流反思）實驗過程中加入兩支試管中的過氧化氫溶液應(yīng)滿足的要求除了體積和溫度相同之外，還要保證___________相同。

(2)小明同學認為僅由上述實驗還不能完全得出表內(nèi)的“結(jié)論”，他補充設(shè)計了以下兩個探究實驗。

實驗一:稱量反應(yīng)后的固體質(zhì)量，并與反應(yīng)前的稱量數(shù)據(jù)作比較，其目的是證明___________。

實驗二:另取5 mL 5%的過氧化氫溶液于試管中，再向其中加入實驗②反應(yīng)后的固體剩余物，其余操作同實驗②，其目的是證明___________；小明在進行實驗時，發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)有許多水霧，由此推斷過氧化氫分解是____(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

（實驗拓展）小紅同學用MnO2、CuO兩種催化劑分別與海藻酸鈉溶液混合，滴入氯化鈣溶液制成含等質(zhì)量催化劑、大小相同的海藻酸鈉微球，探究分解過氧化氫溶液制取氧氣的適宜催化劑。

實驗操作:取30粒含MnO2的海藻酸鈉微球，采用圖1裝置進行實驗。然后改用等量含另一種催化劑的海藻酸鈉微球，重復(fù)上述實驗，得到圖2的錐形瓶內(nèi)壓強隨時間變化的曲線圖。

(3)每次實驗時，海藻酸鈉微球數(shù)應(yīng)保持相同的原因是_________________________。

(4)用含MnO2的海藻酸鈉微球進行實驗，60s時壓強瞬間回落，其原因是_________________________。

(5)從實驗曲線看，催化效果較好、反應(yīng)溫和的催化劑是_________________________。

Answer 1

【答案】反應(yīng)速率太慢 有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃 濃度 反應(yīng)前后氧化銅的質(zhì)量不變 反應(yīng)前后氧化銅的化學性質(zhì)不變 放熱 確保催化劑的用量一致 產(chǎn)生氣體的速率過快，導(dǎo)致氣壓過大，橡皮塞被彈出 CuO

【解析】

實驗探究：

①取過氧化氫溶液于試管中，將帶火星的木條放在試管口，實驗現(xiàn)象為：有少量氣泡產(chǎn)生，木條不復(fù)燃，有少量氣泡產(chǎn)生，說明過氧化氫能分解，但是分解速度太慢，故產(chǎn)生的氧氣較少，不能使木條復(fù)燃，故填：分解速度太慢；

②取過氧化氫溶液和氧化銅于試管中，將帶火星的木條放在試管口，通過現(xiàn)象得出的實驗結(jié)論為：氧化銅能加快過氧化氫的分解速率，說明加入過氧化氫后，生成氧氣的速率變快，故能觀察到產(chǎn)生大量氣泡，且能使帶火星的木條復(fù)燃，故填：有大量氣泡產(chǎn)生，帶火星的木條復(fù)燃；

（1）過氧化氫在氧化銅的催化下分解為水和氧氣，該反應(yīng)的化學方程式為：；

交流反思：

該實驗是探究氧化銅能否做過氧化氫分解的催化劑，除了一個添加氧化銅，一個不添加外，其它因素都應(yīng)相同，如過氧化氫的濃度、體積等，故填：濃度；

（2）催化劑在化學反應(yīng)前后，質(zhì)量和化學性質(zhì)不變，故除了探究氧化銅是否能改變過氧化氫的反應(yīng)速率外，還要驗證化學反應(yīng)前后，氧化銅的質(zhì)量和化學性質(zhì)是否改變：

實驗一：稱量反應(yīng)后的固體質(zhì)量，并與反應(yīng)前的稱量數(shù)據(jù)作比較，比較化學反應(yīng)前后，氧化銅的質(zhì)量，其目的是證明：反應(yīng)前后氧化銅的質(zhì)量不變；

實驗二：另取5mL 5%的過氧化氫溶液于試管中，再向其中加入實驗②反應(yīng)后的固體剩余物，其余操作同實驗②，加入實驗②反應(yīng)后的剩余物，即反應(yīng)后的氧化銅，是為了驗證反應(yīng)前后，氧化銅的化學性質(zhì)不變；

試管內(nèi)有水霧產(chǎn)生，說明溫度升高，水分蒸發(fā)，說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；

實驗拓展：

（3）該實驗是探究分解過氧化氫溶液制取氧氣的適宜催化劑，除了催化劑不同外，其它因素都應(yīng)相同，故海藻酸鈉微球數(shù)應(yīng)保持相同，這樣可以保證催化劑的用量相同，故填：確保催化劑的用量一致；

（4）由圖2可知，二氧化錳的壓強增速較快，說明二氧化錳的催化速率快，產(chǎn)生氧氣的速率快，使壓強迅速增大，導(dǎo)致橡皮塞被彈出，從而使壓強瞬間回落，故填：產(chǎn)生氣體的速率過快，導(dǎo)致氣壓過大，橡皮塞被彈出；

（5）從實驗曲線來看，二氧化錳的催化速率太快，容易使橡皮塞彈出，故催化效果較好、反應(yīng)溫和的催化劑是：CuO。