Question

【題目】某研究小組對 H2O2 分解的各種催化劑的催化效果進行定量對比探究。小組人員選用海藻酸鈉（海藻酸鈉是一種天然高分子物質，在本實驗中性質穩(wěn)定，不與其他物質發(fā)生反應）作為催化劑支架，制備負載等量催化劑的海藻酸鈉微球，利用數(shù)字化手持技術展開探究。

（實驗過程）

取負載各種等量催化劑的海藻酸鈉微球各 30 粒分別放入 a、b、c、d 四個錐形瓶中，每個錐形瓶上連接壓力傳感器和注射器（如圖 1 所示）。

a是負載10%豬肝研磨液的曲線，b是負載 MnO2 的曲線， c 是負載 CuO 的曲線， d 是負載 Fe2O3 的曲線，用注射器分別向每個錐形瓶中注入 20mL 濃度為 5%H2O2 溶液，溶液全部注入后立即采集 200s 內(nèi)壓強數(shù)據(jù)，最后用軟件繪制實驗圖形如圖 2 所示（豬肝研磨液富含過氧化氫酶，酶的主要成分為蛋白質）。

（實驗分析）

（1）寫出 b 瓶中化學方程式______。上述四種催化劑中催化效果最差的物質是__________。

（2）a、b 瓶在 60 秒左右時壓強突然恢復到常壓，最可能原因是_______。

（3）前 50 秒內(nèi)，b、c、d 瓶中反應速率越來越快，可能的原因是___________，實驗中發(fā)現(xiàn) a 瓶中催化劑的性能隨反應進行越來越弱，可能原因是：__________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑； Fe2O3 瓶內(nèi)氣壓過大瓶塞被彈出 過氧化氫分解是放熱反應，隨著反應的進行，溶液溫度升高，使反應速率加快； 隨著反應的進行，溫度升高導致過氧化氫酶的活性逐漸降低。

【解析】

（1）b 瓶中的反應是二氧化錳作催化劑的條件下，過氧化氫分解生成水和氧氣，所以化學方程式寫為2H2O22H2O+O2↑；

由圖像可知，瓶內(nèi)壓強變化最不明顯的是d圖像，說明d圖像代表的催化劑的催化效果最差，d代表的是Fe2O3，故填Fe2O3。

（2）a、b 瓶在 60 秒左右時壓強突然恢復到常壓，說明瓶內(nèi)氣體瞬間從瓶內(nèi)排除，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是瓶內(nèi)氣壓過大瓶塞被彈出，故填瓶內(nèi)氣壓過大瓶塞被彈出。

（3）前 50 秒內(nèi)，b、c、d 瓶中反應速率越來越快，可能的原因是因為過氧化氫分解是放熱反應，隨著反應的進行，溶液溫度升高，使反應速率加快，故填過氧化氫分解是放熱反應，隨著反應的進行，溶液溫度升高，使反應速率加快。

（4）a 瓶中催化劑的性能隨反應進行越來越弱，可能原因是豬肝研磨液富含過氧化氫酶，隨著反應的進行，溫度升高導致過氧化氫酶的活性逐漸降低，催化作用也越來越差，故填隨著反應的進行，溫度升高導致過氧化氫酶的活性逐漸降低。