内容正文:
专题07 催化剂与催化作用
1.(2019·安徽)某兴趣小组对KClO3分解反应的催化剂进行研究,在相同的加热条件下,用下图装置完成表中实验:
编号
KClO3质量/g
催化剂
催化剂质量/g
收集50mLO2所需时间/s
实验1
5
-
-
171
实验2
5
MnO2
0.5
49
实验3
5
Fe2O3
0.5
58
实验4
5
KCl
0.5
154
(1)设置实验1的目的是___________________
(2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是______________
(3)写出KClO3分解的化学方程式:_________________________
(4)由实验1和实验4可知,KCl____(填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变,用实验1再继续收集收集50mLO2,所需时间明显少于171s,解释原因:_____________
(5)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集50mLO2所需时间外,还可以测量相同时间内_______________________________
【答案】(1)对比实验
(2)MnO2 催化剂
△
(3)2KClO3===== 2KCl+3O2↑
(4)有 生成的KCl加快了反应
(5)收集气体的体积
【解析】(1)由题给表格信息可知该实验是对KClO3分解反应的催化剂的种类进行探究,在进行实验时要设置对照实验,即在相同的加热条件下,相同质量的KClO3比较不加催化剂和加入催化剂时收集50 mL O2所需时间。(2)在相同的加热条件下,收集50 mL O2所需时间越短,说明催化剂的催化效果越好,则MnO2的催化效果最好。(3)KClO3在加热和催化剂作用下分解生成KCl和O2。(4)由实验1和实验4可知,当加入KCl时,收集50 mL O2所需时间比不加入KCl时短,因此KCl有催化作用;由于KClO3分解会生成KCl,KCl可以加快KClO3的分解,因此维持加热条件不变,用实验1再继续收集50 mL O2,所需时间明显少于171 s。
2.(2015·安徽)为比较相同浓度的FeCl3溶液和CuSO4溶液对H2O2分解的催化效果,某研究小组进行了如下探究:
(1)请写出H2O2分解的化学方程式 。
【定性探究】
(2)如图甲,可通过观察 来定性比较两者的催化效果。
【定量探究】
(3)如图乙,实验前检查该装置气密性的方法是 。要定量比较两者的催化效果,可测量生成等体积气体所需的 。
【深入探究】
(4)在FeCl3溶液中,究竟是哪种离子起催化作用呢?
猜想1:铁离子(Fe3+)起催化作用;
猜想2: 起催化作用;
猜想3: 起催化作用;
……
请设计实验,验证猜想1。
实验操作
实验现象及结论
[来源:学科网ZXXK]
【答案】(1)2H2O22H2O+O2↑
(2)两试管中产生气泡的快慢
(3)关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞向外拉出一段,一会后看其是否回到原位。若回到原位,则气密性良好(答案合理即可) 时间
(4)氯离子(Cl-) 水分子(H2O,答案合理即可)
实验操作
实验现象及结论
取两支试管,各加入2 mL 5%的H2O2溶液,再分别加入同浓度、同体积的FeCl3和HCl溶液,观察现象
若加FeCl3溶液的试管中产生气泡更快,则猜想1成立;否则,不能证明猜想1成立(需进一步探究)
(答案合理即可)
【解析】本题主要考查催化剂的特点与催化作用、装置气密性的检查、实验方案的设计等。(1)过氧化氢在催化剂的作用下分解为氧气和水。(2)可通过观察题图甲的两支试管中产生气泡的快慢来定性比较FeCl3溶液和CuSO4溶液对H2O2分解的催化效果。(3)注意检查装置气密性时应先形成一个密封的环境。定量比较两者的催化效果,可测量生成等体积气体所需的时间。(4)氯化铁溶液中存在铁离子、氯离子和水分子,故可能是铁离子或氯离子或水分子对H2O2的分解起催化作用;检验是否是铁离子所起的催化作用,可以选择FeCl3和HCl溶液来进行验证,通过观察产生气体速率的快慢来确定是Fe3+还是Cl-起催化作用,若滴加FeCl3溶液的试管中产生气泡的速度快,而滴加HCl溶液的试管中产生气泡的速度慢,则说明是Fe3+起催化作用,反之说明是Cl-起催化作用。
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