2.3.2 催化剂、分解反应（提升练）

原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 2.3.2 催化剂、分解反应 基础巩固 1．小明在实验课上用过氧化氢溶液制取氧气时，忘记加入二氧化锰，其结果是（ ） A．反应不能发生 B．产生氧气的速率慢 C．放出氧气的总量少 D．收集的氧气纯度低 【易错】2.（23-24·吉林长春·期中）太空舱内通过铁酸镍作催化剂可将航天员呼出的二氧 化碳转化为氧气。下列有关催化剂的叙述正确的是 （ ） A．一个反应的催化剂只能有一种 B．催化剂能改变化学反应速率 C．催化剂的多少影响生成物的量 D．在化学反应后其化学性质发生了变化 3．在分解一定量过氧化氢制氧气的实验中，下列图像正确的是（ ） A． B． C． D． 4．(23-24·湖南衡阳·期中)下列反应中，属于分解反应的是( ) A.镁+氧气 点燃 → 氧化镁 B.二氧化碳+水—→碳酸 基础巩固 能力提升 素养拓展 模块导航 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 C.甲烷+氧气 点燃 → 二氧化碳+水 D.碳酸钙 高温 → 氧化钙+二氧化碳 5.（2024·山西）探究“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”。 (1)实验原理：图 2中发生反应的文字表达式为 。 (2)实验现象：图 1中带火星木条不复燃。图 3中的现象为 。 (3)实验结论：二氧化锰可使过氧化氢分解的速率 。 【问题与思考】 (4)研究表明，二氧化锰是该反应的催化剂，它在反应前后的化学性质有无变化？ (5)常温下，图 1试管内也产生了氧气，但带火星木条不能复燃的原因可能是什么？ 能力提升 6．化合反应、氧化反应和分解反应的关系图如下，下列反应与其对应区域匹配正确的是 （ ） A. a区：甲烷+氧气 点燃 水 +二氧化碳 B. b区：碳+氧气 点燃 二氧化碳 C. c区：水 通电 氢气+氧气 D. d区：大理石+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水 7.（2024·山西·模拟预测）“大象牙膏”是著名的科学兴趣实验，将过氧化氢溶液、催化剂二 氧化锰和发泡剂加入容器中，过氧化氢迅速分解，涌出像喷泉一样的柱状泡沫。下列说法 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 正确的是（ ） A．反应前后催化剂的化学性质改变 B．产生的泡沫可用于灭火 C．没有催化剂过氧化氢也会分解 D．二氧化锰只能催化过氧化氢分解 8.（23-24·成都·期末）为比较二氧化锰与氧化铜的催化效果，按图 1 所示装置进行实验， 实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂接触，瓶内气压的变化如图 2所示。下列说法 错误的是（ ） A．该反应中二氧化锰的催化效果比氧化铜好 B．化学反应速率与催化剂的种类有关 C．可通过对比图 2中的 b、d点来比较两种催化剂的效果 D．实验后两瓶中产生的氧气质量不同 9．比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图 1所示的装置进行了两次实 验，在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的 3 mL5%的双 氧水注入试管中，再利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图 2所示。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 (1)写出过氧化氢在二氧化锰作催化剂条件下制取氧气的文字表达式：___________________。 (2)在检查装置的气密性后，小组同学注入双氧水开始实验。实验中造成 U形管内红墨水液 面左低右高的原因是：________________________。 (3)根据注射器中氧气的体积不同，可比较两种催化剂的催化效果。通过图像除了能得出二 氧化锰催化效果比氧化铜好，还能得出的结论是_______。 10．实验室为了快速制取氧气，某化学兴趣小组对过氧化氢溶液制取氧气的实验探究如下： 【提出问题】过氧化氢溶液生成氧气的快慢与什么因素有关？ 【作出假设】过氧化氢溶液生成氧气的快慢与催化剂种类有关。 【设计实验】常温下，在两瓶相同体积相同浓度的过氧化氢溶液中分别加入相同质量的二 氧化锰和红砖粉，测量各生成一瓶（相同体积）氧气所需要的时间，也可通过 比较 反应快慢。 【进行实验】如图是他们进行实验的装置图，气体发生装置中 A仪器名称是 ，此实 验中 B处收集氧气宜采用的方法是 。 【实验记录】 实验编号 1 2 反应物 5 mL 6%过氧化氢溶液 5 mL 6%过氧化氢溶液 催化剂 1 g红砖粉 1 g二氧化锰 时间 153 s 32 s 【解释结论】该探究过程得出的结论是 。 【反思评价】过氧化氢溶液在常温下分解较缓慢，加入二氧化锰或红砖粉后反应明显加快， 若要证明二氧化锰或红砖粉是否为该反应的催化剂，还需要增加实验来验证它们在化学反 应前后的 和 是否改变。 【表达交流】写出实验室用过氧化氢制取氧气的文字表达式： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 素养拓展 11．学会识图能发展科学思维。将不同质量的氯酸钾和高锰酸钾的固体混合加热，部分物 质的质量随时间变化的关系如图所示。从图中信息得出的下列说法中正确的个数有（ ） ①横坐标的时间表示的是加热时间 ②反应的氯酸钾的质量大于高锰酸钾的质量 ③曲线 c表示氧气的质量随时间的变化 ④高锰酸钾不是氯酸钾分解的催化剂 ⑤t3时，剩余的固体物质有四种 ⑥起催化作用的物质的质量逐渐增多至不变 A．3个 B．4个 C．5个 D．6个 12．小明同学跑步时腿部擦伤，校医用过氧化氢溶液给他清洗伤口时，他发现过氧化氢溶 液接触伤口产生气泡的速度会变快，医生解释是人体有过氧化氢酶，可催化过氧化氢分解。 他对过氧化氢酶产生了兴趣，并和同学们进行了探究。 【进行实验】 同学们用图 1的密闭装置分别用 1.5 mg、3.1 mg、5.6 mg过氧化氢酶及 1.5 mg、5.6 mg、 10.7 mg二氧化锰作催化剂，其他实验条件相同，用压强传感器测得装置内压强的变化曲 线如图 2、3： 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 【讨论交流】 (1)检查装置气密性时，用注射器 A 向锥形瓶内注入 1 mL空气，若注射器 B的活塞 ，则表明装置气密性良好。 (2)写出过氧化氢酶催化过氧化氢分解的文字表达式 。 (3)对比 mg的二氧化锰和过氧化氢酶催化过氧化氢分解的曲线，说明过氧化氢酶 催化能力比二氧化锰 (填“强”或“弱”)。 (4)分析图 3中三条曲线，说明过氧化氢的分解速率与 有关。 (5)由图 2和图 3中的曲线可知，催化剂对最终产生氧气的量 (填“有”或“无”)影响。 【拓展提升】 (6)已知过氧化氢溶液分解为放热反应，当温度过高时过氧化氢酶会失去催化效果。同学们 推测过氧化氢酶质量过大，会导致实验过程中过氧化氢溶液分解速率突然变慢。请说明理 由 。 13．“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用”，以及“寻找新的催化剂”研究性 实验，引起了化学探究小组的兴趣。 【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，其效果如何？ 实验步骤 实验现象 Ⅰ．分别量取 5 mL5％过氧化氢溶液放在 A、B两支试管中，向 A试管中加入 a g氧化铁粉末，并分别在 A、B两支试管中插 入带火星的木条，观察现象。 A试管中产生气泡，带火星 的木条复燃，B试管中无明 显现象 Ⅱ．待 A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并 把带火星的木条伸入试管，如此反复多次实验，观察现象 试管中均产生所泡，带火 星的木条均复燃 Ⅲ．将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤、 干燥、称量，所得固体质量仍为 a g Ⅳ．分别量取 5 mL5％过氧化氢溶液放入 C、D两支试管中， 向 C试管中加入 a g氧化铁粉末，向 D试管中加入 a g二氧化 锰粉末，观察现象 【实验结论】 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 （1）A中产生的气体是 。 （2）实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁的 和 在反应前后均没有发生变化，可以作过氧 化氢分解的催化剂。 （3）写出氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式： 。 【实验评价】 （4）设计实验Ⅳ的目的是 。 （5）若实验Ⅳ观察到 D试管中产生气泡的速率更快，由此可以得到的结论是 。 （6）兴趣小组同学又进一步探究二氧化锰的质量对催化效果的影响。图Ⅰ是利用压强传感 器研究“二氧化锰质量对过氧化氢分解产生氧气速率的影响”的实验装置。实验测得相关数 据整理如图Ⅱ所示。 根据实验数据可以得出的结论是 。 【实验拓展】 （7）查阅资料得知：CuO、 4CuSO 、猪肝、马铃薯等也可以作过氧化氢溶液分解的催化剂。 下列有关催化剂的说法中正确的是 。 A． 2MnO 只能作氧化氢溶液分解的催化剂 B．同一个化学反应可以有多种催化剂 C．催化剂只能加快化学反应的速率 D．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 （8）你还能想到什么因素能影响过氧化氢分解的速率？请举一例说明。因素 ； 实验方法： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 2.3.2 催化剂、分解反应 答案解析 基础巩固 1．【答案】B 【解析】A.用过氧化氢溶液制取氧气时，不加入二氧化锰也能放出氧气，故选项错误； B.用过氧化氢溶液制取氧气时，不加二氧化锰，没有催化剂，反应速度会很慢，所以放出 氧气的速度就很慢，故选项正确； C.催化剂对生成物的质量没有影响，放出氧气的质量不变，故选项错误； D.催化剂能改变化学反应速率，对过氧化氢溶液制取氧气，放出氧气的速率会变慢，二氧 化锰是固体，对生成氧气的纯度无影响，故选项错误。 故选 B。 2．【答案】B 【解析】A.一个反应的催化剂可能不止一种，如过氧化氢分解制氧气的反应中，也可以用 硫酸铜作催化剂，A错误； B.催化剂能够改变化学反应速率，既可加快反应速率，也可以减慢反应速率，B正确； C.加入催化剂只能改变化学反应速率，不影响生成物的质量，C错误； D.化学反应前后，催化剂的质量和化学性质都不变，D错误。 故选 B。 3．【答案】D 【解析】A.过氧化氢溶液制氧气时加入催化剂不会增加氧气的产量，只会加快反应的速度， 故 A选项图像不正确； B.分解一定量过氧化氢制氧气，当过氧化氢完全反应后，不再生成氧气，最终氧气的质量 保持不变，故 B选项图像不正确； C.过氧化氢溶液制氧气时，二氧化锰为催化剂，反应前后质量和化学性质不变，故 C选项 图像不正确； D.过氧化氢溶液制氧气时，二氧化锰为催化剂，反应前后质量和化学性质不变，故 D选项 图像正确。 故选 D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 2 4．【答案】D 【解析】分解反应是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。 A.镁+氧气 点燃 → 氧化镁，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，A错误； B.二氧化碳+水—→碳酸，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，B错误； C.甲烷+氧气 点燃 → 二氧化碳+水，该反应的反应物是两种，不符合“一变多”的特点，不 属于分解反应，C错误； D.碳酸钙 高温 → 氧化钙+二氧化碳，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，D正 确。 故选 D。 5．【答案】(1) 过氧化氢 水 + 氧气 (2)带火星的木条复燃 (3)加快 (4)无变化 (5)常温下，过氧化氢分解速率缓慢产生氧气量很少，不足以使带火星的木条复燃 【解析】（1）图 2中过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，发生反应的文字表 达式为过氧化氢 水 + 氧气； （2）图 1中没有加入二氧化锰，带火星木条不复燃。图 3中过氧化氢在二氧化锰的催化下 分解生成氧气和水，氧气具有助燃性，现象为带火星的木条复燃； （3）说明二氧化锰可使过氧化氢分解的速率加快； （4）二氧化锰是该反应的催化剂，它在反应前后的化学性质不变； （5）常温下，图 1试管内也产生了氧气，但带火星木条不能复燃的原因可能是常温下，过 氧化氢分解速率缓慢产生氧气量很少，不足以使带火星的木条复燃。 能力提升 6．【答案】B 【解析】A.化合反应的特征“多变一”，氧化反应是物质与氧反应，分解反应的特征是“一变 多”，甲烷与氧气的反应是氧化反应，故 A不正确； B.既是化合反应又是氧化反应，故 B正确； 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 3 C.水通电分解属于分解反应，故 C不正确； D.大理石和盐酸反应不属于题目中的反应类型，不符合题意，故 D不正确。 7．【答案】C 【解析】A.在化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不会发生改变，物理性质可能发生 改变，故 A说法错误； B.过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，即实验产生的泡沫中含有氧气，氧气 具有助燃性，不能用于灭火，故 B说法错误； C.没有催化剂，过氧化氢也会分解产生氧气，只是分解速率较慢，故 C说法正确； D.二氧化锰在其他反应中也可作催化剂，如氯酸钾制取氧气的反应，故 D说法错误。 故选 C。 8．【答案】D 【解析】A.利用二氧化锰作催化剂，反应需要时间短，说明该反应中二氧化锰的催化效果 比氧化铜好，故选项正确； B.化学反应速率与催化剂的种类有关，故选项正确； C.可通过对比图 2中的 b、d点来比较两种催化剂的效果，故选项正确； D.过氧化氢质量相等，最终生成氧气质量相等，故选项不正确。 故选 D。 9．【答案】(1)过氧化氢 水 + 氧气 (2)反应生成气体，装置内压强增大 (3)反应时间足够长，双氧水完全分解，产生氧气的体积相同 【解析】（1）过氧化氢在二氧化锰做催化剂条件下分解生成氧气和水，反应的文字表达式 为：过氧化氢 水 + 氧气 (2)此反应过程中生成氧气，装置内气体增多，压强增大，大于外界压强后，U形管内红墨 水液面左低右高； (3)根据图 2可知，使用不同催化剂时产生氧气的速率不同，但是等量的过氧化氢使用不同 催化剂充分反应时生成的氧气的总体积相同，故填反应时间足够长，双氧水完全分解，产 生氧气的体积相同。 10．【答案】相同时间内，比较产生氧气的体积大小 锥形瓶 排水法 相同条 件下，过氧化氢溶液产生的氧气的快慢与催化剂的种类有关或相同条件下，二氧化锰比红 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 4 砖粉催化效果好 质量 化学性质 过氧化氢 水 + 氧气 【解析】[设计实验] 若想比较不同催化剂对反应速率的影响，可比较收集相同体积气体所需要的时间，也可比 较相同时间收集气体的多少来比较反应快慢。 [进行实验] 由图可知，仪器 A为锥形瓶； 由前面分析可知，该实验需要观察收集氧气的多少，则应采用排水法收集装置。 [解释结论] 由表中数据可知，加入等量的红砖粉和二氧化锰，采用红砖粉需要的时间更长，则说明相 同条件下，过氧化氢溶液产生的氧气的快慢与催化剂的种类有关或相同条件下，二氧化锰 比红砖粉催化效果好。 [反思评价] 催化剂能改变反应速率，但其质量和化学性质不变，则除了证明反应速率外，还需要证明 它们在化学反应前后的质量和化学性质是否改变。 [表达交流] 过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为：过氧化氢 水 + 氧气。 素养拓展 11．【答案】B 【解答】解：①由图示可知，加热到一定时间，才能分解，则横坐标的时间表示的是加热 时间，故说法正确。 ②高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，高锰酸钾加热分解所需温度比氯 酸钾低，则 b曲线表示的是高锰酸钾，a曲线表示的是氯酸钾，则反应的氯酸钾的质量大于 高锰酸钾的质量，故说法正确。 ③t1℃时高锰酸钾开始分解生成氧气，氧气从 t1℃时时就开始产生，曲线 c是从 t2℃时开始 变化，应表示氯酸钾分解生成的氯化钾的质量随时间的变化曲线；曲线 c不能表示氧气的 质量随时间的变化，故说法错误。 ④高锰酸钾不是氯酸钾分解的催化剂，起催化作用的是高锰酸钾分解生成的二氧化锰，故 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 5 说法正确。 ⑤t3时，氯酸钾已完全分解，剩余的固体物质有锰酸钾、二氧化锰、氯化钾三种，故说法 错误。 ⑥起催化作用的物质是二氧化锰，该反应中的二氧化锰是高锰酸钾分解的产物，在高锰酸 钾反应前，二氧化锰的质量为零，随着高锰酸钾的分解，二氧化锰的质量增加，当高锰酸 钾完全分解后，二氧化锰的质量不再改变，即其质量逐渐增多至不变，故说法正确。 故说法中正确的个数有 4个。 故选 B。 12．【答案】（1）向外移动 1 mL （2）过氧化氢 水+氧气 （3）1.5（或 5.6） 强 （4）二氧化锰（或催化剂）的用量（或质量） （5）无 （6）过氧化氢酶 质量过大，导致过氧化氢分解速率过快，单位时间内放热太多，温度过高，过氧化氢酶的 活性会突然降低 【解析】（1）检查装置气密性时，用注射器 A向锥形瓶内注入 1 mL空气，若注射 B的活 塞向外移动 1 mL，表明装置气密性好；（2）过氧化氢酶催化过氧化氢分解，生成水和氧 气，反应的文字表达式为过氧化氢 水+氧气；（3）对比实验要求变量唯一， 图 2、图 3 中都有催化剂 1.5 mg 或 5.6 mg 时对分解速率的影响，则对比 1.5 mg或 5.6 mg 的二氧化锰和过氧化氢酶催化过氧化氢分解曲线可知，压强变化相等（即产生气体体积相 等）时，过氧化氢酶所需时间短，说明过氧化氢酶催化能力比二氧化锰强；（4）图 3中三 条曲线中二氧化锰质量不同，说明过氧化氢的分解速率与二氧化锰（或催化剂）的用量（或 质量）有关；（5）由图 2图 3中的曲线可知，最终生成氧气的量相等，则催化剂对最终产 生氧气的量无影响；（6）由题中所给信息“已知过氧化氢溶液分解为放热反应，当温度过 高时过氧化氢酶会失去催化效果”，可推测当过氧化氢酶过大，导致过氧化氢分解速率过快， 单位时间内放热太多，温度过高，过氧化氢酶的催化活性会突然降低，使实验过程中过氧 化氢溶液分解速率突然变慢。 13．【答案】（1）氧气 （2）化学性质、质量 （3）过氧化氢  氧 化 铁 水＋氧气 （4）对比二氧化锰与氧化铁的催化效果 （5）在其他条件相同情况下，二氧化锰催化 效果更好 （6）在其他条件相同情况下，二氧化锰质量越大，过氧化氢分解速率越快 （7）B （8）过氧化氢的浓度也能影响反应的速率 实验时取用质量相同，浓度 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 6 不同的过氧化氢溶液，加入质量相同的同种催化剂，比较两者的反应速率 【解析】（1）过氧化氢分解产生水和氧气，故 A中产生的气体是氧气； （2）实验Ⅱ、Ⅲ证明氧化铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化 氢分解的催化剂； （3）氧化铁催化过氧化氢分解的文字表达式为：过氧化氢  氧化铁 水＋氧气； （4）由实验操作可知，设计实验Ⅳ的目的是对比二氧化锰与氧化铁的催化效果； （5）若实验Ⅳ观察到 D试管中产生气泡的速率更快，由此可以得到的结论是在其他条件 相同情况下，二氧化锰催化效果更好； （6）根据实验数据可以得出的结论是在其他条件相同情况下，二氧化锰质量越大，过氧化 氢分解速率越快； （7）A.二氧化锰也可以作其他反应的催化剂，不具有唯一性，选项错误；B.由实验可知， 同一个化学反应可以有多种催化剂，选项正确；C.催化剂能改变化学反应的速率，可以加 快反应速率，也可以减慢反应速率，选项错误；D.用作催化剂的物质可以是其他反应的反 应物或生成物，比如高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧气，固体剩余物中有二氧 化锰，可以催化过氧化氢分解，选项错误。故本题选 B。 （8）过氧化氢的浓度也能影响反应的速率；实验时取用质量相同，浓度不同的过氧化氢溶 液，加入质量相同的同种催化剂，比较两者的反应速率。