Question

【題目】某化學(xué)興趣小組對(duì)“氧化銅能否作過(guò)氧化氫分解的催化劑”進(jìn)行了如下探究:

（實(shí)驗(yàn)探究）

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)分析或結(jié)論
			實(shí)驗(yàn)分析	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
①		有少量氣泡產(chǎn)生，木條不復(fù)燃	過(guò)氧化氫能分解，但是______	氧化銅是過(guò)氧化氫分解的催化劑
②		________	氧化銅能加快過(guò)氧化氫的分解速率

(1)寫出實(shí)驗(yàn)②中發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式:___________________________________。

（交流反思）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入兩支試管中的過(guò)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(xué)認(rèn)為僅由上述實(shí)驗(yàn)還不能完全得出表內(nèi)的“結(jié)論”，他補(bǔ)充設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)二:另取5 mL 5%的過(guò)氧化氫溶液于試管中，再向其中加入實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的固體剩余物，其余操作同實(shí)驗(yàn)②，其目的是證明___________；小明在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)有許多水霧，由此推斷過(guò)氧化氫分解是____(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

（實(shí)驗(yàn)拓展）小紅同學(xué)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(guò)氧化氫溶液制取氧氣的適宜催化劑。

實(shí)驗(yàn)操作:取30粒含MnO2的海藻酸鈉微球，采用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)，得到圖2的錐形瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)隨時(shí)間變化的曲線圖。

(3)每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，60s時(shí)壓強(qiáng)瞬間回落，其原因是_________________________。

(5)從實(shí)驗(yàn)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(xué)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(guò)快，導(dǎo)致氣壓過(guò)大，橡皮塞被彈出 CuO

【解析】

實(shí)驗(yàn)探究：

①取過(guò)氧化氫溶液于試管中，將帶火星的木條放在試管口，實(shí)驗(yàn)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(shuō)明過(guò)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(guò)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(guò)現(xiàn)象得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論為：氧化銅能加快過(guò)氧化氫的分解速率，說(shuō)明加入過(guò)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(guò)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(xué)方程式為：；

交流反思：

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

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

實(shí)驗(yàn)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(xué)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(shí)驗(yàn)二：另取5mL 5%的過(guò)氧化氫溶液于試管中，再向其中加入實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的固體剩余物，其余操作同實(shí)驗(yàn)②，加入實(shí)驗(yàn)②反應(yīng)后的剩余物，即反應(yīng)后的氧化銅，是為了驗(yàn)證反應(yīng)前后，氧化銅的化學(xué)性質(zhì)不變；

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

實(shí)驗(yàn)拓展：

（3）該實(shí)驗(yàn)是探究分解過(guò)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(qiáng)增速較快，說(shuō)明二氧化錳的催化速率快，產(chǎn)生氧氣的速率快，使壓強(qiáng)迅速增大，導(dǎo)致橡皮塞被彈出，從而使壓強(qiáng)瞬間回落，故填：產(chǎn)生氣體的速率過(guò)快，導(dǎo)致氣壓過(guò)大，橡皮塞被彈出；

（5）從實(shí)驗(yàn)曲線來(lái)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。