第三节 体验化学科学探究（同步讲义） 化学北京版2024九年级上册

第一单元 启航化学之旅 第三节 体验化学科学探究 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.认识催化剂和催化作用，知道催化剂对化学反应的重要作用。 2.通过“大象牙膏”实验体会化学探究的过程。 3.初步了解和经历科学探究的一般过程，在老师的指导下能根据一定方案进行实验，并通过观察和分析得出结论，学习填写实验探究报告。。 重难点： 通过探究二氧化锰在化学反应中的作用，以及对实验现象的描述和分析解释，学生学会分析问题和解决问题的能力。 1、 科学探究的基本方法和过程 1.化学科学探究的一般环节： 形成结论及建构模型 反思评价及表达交流 分析解释 获取证据 提出问题 设计并实施实验或调查方案 形成假设 2. 化学科学探究报告 化学科学探究以实验为主，以文献检索法和调查研究法为辅。因此化学科学探究报告多以呈现化学实验为止。 化学科学探究报告包括： （1） 探究目的：依据探究目的把实验分为三类。陌生物质的变化和性质 物质发生化学变化的条件或规律 探究 陌生物质的组成或结构 探究目的 已经从生活经验、以往学习、相关资料中了解或推测物质的性质及变化，需进一步证明 验证 物质的分离或提纯 制取 通过化学变化获得新物质 （2） 猜想与假设 作出猜想和假设，一定要有依据 （3） 实验方案 首先需要明确实验原理，准备好实验装置（包括仪器和试剂），明确实验步骤。 （4） 进行实验 实验时要注重实验现象和数据的观察和记录，常见的化学实验现象有燃烧、有沉淀生成、有气体生成、溶解和变色。 （5） 观察与记录 明确观察对象和要点 变化前：观察反应物的颜色、状态、气味等 关注 变化中：观察发光、放热等现象 以物质变化为核心 变化后：观察生成物的颜色、状态、气味等 在实验进行过程中及时记录，用准确、规范的语言描述观察到的现象，要实事求是。 （6） 得出结论 对比实验现象和数据，相同点归纳出规律，不同点发现特性。 2、 探究“大象牙膏”中的化学变化 1. 实验操作：在锥形瓶底部放了一些黑色的固体粉末——二氧化锰，两只小烧杯中分别盛有过氧化氢溶液和洗涤灵，将它们同时倒入锥形瓶中。 2. 实验现象：①锥形瓶中瞬间产生大量气体；②形成白色的泡沫（其中夹杂着黑色粉末）；③同时放出大量热。 3. 提出问题：（1）产生的气体是什么物质？（2） 发生了怎样的变化？如果是化学变化，反应物和生成物分别是什么？黑色粉末起到什么作用? 4. 依据参考资料作出猜想与假设： 参考资料：（1）过氧化氢（H2O2）溶液，俗称双氧水，可用于清洁、消毒。贮存时会缓慢分解为水和氧气，光照、受热或加入某些物质会加快其分解。 （2）洗涤灵是一种家用清洁剂，主要成分是表面活性剂，易形成泡沫。 （3） 二氧化锰（MnO2）是一种黑色粉末状物质。 猜想与假设：（1）生成的气体可能是氧气，依据是过氧化氢会分解为氧气和水。（2）发生了化学变化，反应物可能是过氧化氢，依据是过氧化氢发生了分解。 5. 依据猜想和假设，设计了以下实验，并作了记录： 验证生成物是氧气的方法：将带火星的木条伸进试管内，复燃，则为氧气。 序号 实验操作 实验现象 1 洗涤灵溶解在水中，振荡可能会产生少量泡沫，带火星木条不复燃。 2 振荡后有微小气泡，后消失，有较多泡沫产生，带火星木条不复燃 3 无明显现象，带火星木条不复燃 4 二氧化锰与水 无明显现象，带火星木条不复燃 5 过氧化氢和二氧化锰 迅速产生大量气泡，带火星木条复燃 6. 实验结论： 在有二氧化锰存在的条件下，过氧化氢能更快地分解产生氧气。 7. 反思交流： （1） 提出问题：二氧化锰起到什么作用？它是反应物吗？ （2） 猜想与假设：若二氧化锰反应后质量减少，说明二氧化锰为反应物；若二氧化锰反应前后质量不变，说明二氧化锰不是反应物。 （3） 进行实验完成验证： 待试管②不再放出气泡时，再加入等量的过氧化氢溶液 ④ 二氧化锰 二氧化锰 ④ 最后将反应完的③进行过滤，滤渣经过洗涤干燥称量发现与④中固体的质量相等。 实验现象：①无明显变化，带火星木条不复燃；②产生大量的气泡，带火星的木条复燃；③再次产生大量的气泡，带火星的木条复燃；④无明显变化，带火星的木条不复燃 （4）实验结论:二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，反应前后二氧化锰性质未见变化，且二氧化锰在化学反应前后质量不变。 3、 催化剂 1. 定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质。 2. 作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 3. 特点:“一变”：能改变其他物质的反应速率（可能是加快也可能是减慢） “两不变”：化学反应前后，自身的质量和化学性质不变。 4. 实验室制氧气的文字表达式： 二氧化锰 过氧化氢 水 + 氧气 5. 催化剂的应用 催化剂在现代化学工业中有极其重要的作用，约90%工业生产过程使用催化剂，反应过程中都需要不同的催化剂来提高反应速率。汽车中的三元催化器能将尾气中有害的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物转化为无害的二氧化碳、水、氮气。 1．下列关于催化剂的说法正确的是 A．能改变化学反应速率 B．在反应后其质量发生了变化 C．在反应后其化学性质发生了改变 D．所有化学反应都需要催化剂 【答案】A 【详解】A、催化剂能改变化学反应速率，A选项正确； B、催化剂的质量在化学反应前后保持不变，B选项错误； C、催化剂的化学性质在化学反应前后保持不变，C选项错误； D、不是所有化学反应都需要催化剂，例如蜡烛燃烧不需要催化剂，D选项错误。 故选：A。 2．下列说法正确的是 A．分解双氧水的催化剂只有二氧化锰 B．双氧水只有加入了二氧化锰才会分解 C．高锰酸钾受热分解后的剩余固体中的二氧化锰是催化剂 D．催化剂在化学反应中起催化作用 【答案】D 【详解】A、分解双氧水的催化剂并不是只有二氧化锰，氧化铜等也能作为双氧水分解的催化剂，说法错误，不符合题意； B、双氧水并不是只有加入了二氧化锰才会分解，不加入二氧化锰，双氧水也能分解，只是分解速率比较慢，说法错误，不符合题意； C、高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，则高锰酸钾受热分解后的剩余固体中的二氧化锰是生成物之一，说法错误，不符合题意； D、催化剂在化学反应中起催化作用，说法正确，符合题意。 故选：D。 3．同学利用过氧化氢溶液和二氧化锰做了如图所示实验，下列叙述不正确的是 A．步骤①③说明二氧化锰能加快过氧化氢分解 B．步骤①③的研究方法是对比实验法 C．该反应的文字表达式为过氧化氢水+氧气 D．实验能证明二氧化锰是反应的催化剂 【答案】D 【详解】A、①中没有二氧化锰，带火星的木条不复燃，③中加有二氧化锰，带火星的木条复燃，对比说明二氧化锰能加快过氧化氢分解，该选项叙述正确； B、①③的研究方法为对比实验法，该选项叙述正确； C、过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：，该选项叙述正确； D、催化剂是指能改变反应速率，但反应前后质量和化学性质不变，该反应只证明了二氧化锰能证明反应速率，但没有证明反应前后质量和化学性质不变，则不能说明二氧化锰为催化剂，该选项叙述不正确。 故选D。 4．2023年日本筑波大学和九州大学联合发布新闻公报说，双方合作研发出一种新的铁络合物催化剂，利用这种催化剂能将水溶液中的甲烷直接转化成甲醇，从而实现天然碳能源的更有效利用，并解决一些环境问题。下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂只能加快化学反应速率 B．在化学反应后其质量和化学性质不变 C．在过氧化氢分解的反应中，只能用二氧化锰作催化剂 D．在过氧化氢溶液中加入二氧化锰，可增加产物氧气的质量 【答案】B 【分析】在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。 【详解】A、催化剂能改变化学反应速度，并不是只能加快，也可以是减慢，错误； B、催化剂在反应前后其质量和化学性质不变，正确； C、二氧化锰不是唯一的催化剂，过氧化氢分解反应中，可用二氧化锰作催化剂，也可以选择其他催化剂如硫酸铜溶液，错误； D、催化剂不能改变生成物的量，只能改变反应速度，错误。 故选B。 ►问题 催化剂 【典例1-1】某同学将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，下列图像不正确的是 A．B．C． D． 【答案】A 【详解】A、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，在反应前后质量不变，故A图像不正确； B、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，随着反应的进行，过氧化氢的质量不断减少，至完全反应减少至0，故B图像正确； C、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，过氧化氢溶液中本身含有水，随着反应的进行，会不断生成水，水的质量不断增大，至反应完全，水的质量不变，故C图像正确； D、将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，随着反应的进行，氧气的质量不断增大，至完全反应不再发生变化，故D图像正确； 故选：A。 【变式1-1】将过氧化氢溶液平均分成两等份a和b，只向b中加入少量二氧化锰，另一份微微加热。则放出氧气的质量（m）与反应时间（t）的关系的图像正确的是 A．B． C． D． 【答案】C 【分析】过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成氧气和水，这一反应中二氧化锰充当的是催化剂，根据催化剂的定义可以知道催化剂只是加快了反应的速度并不改变生成物的质量，所以没加二氧化锰的过氧化氢溶液，即a分解的速率慢，而加入的二氧化锰的过氧化氢分解速率快，即b分解速率快，所需时间较短，而最终生成氧气的质量相等。 【详解】A、反应一开始就产生氧气，生成的氧气的质量相等，加入催化剂的b反应速度应该比a快，故此项错误； B、质量相等的两份过氧化氢溶液完全反应后收集到的氧气的量应该是相等的，与催化剂没有关系，故此项错误； C、反应一开始就产生氧气，加入催化剂的b反应速度比a要快，最终生成的氧气的量相等，故此项正确； D、反应一开始就产生氧气，加入催化剂的b反应速度比a要快，最终生成的氧气的量相等，故此项错误； 故选：C。 【变式1-2】兴趣小组做“大象牙膏”实验：向锥形瓶中依次加入H2O2溶液、洗洁精、少量色素，振荡后，加入KI溶液，观察到大量泡沫喷涌而出(如图所示)。 本实验中KI作为催化剂，下列有关说法正确的是 A．反应后催化剂的质量减少 B．不加催化剂反应不能进行 C．KI溶液改变了反应速率 D．KI溶液不能被其它物质代替 【答案】C 【详解】A、有题意可知本实验中作为催化剂，催化剂的特点之一是本身质量和化学性质不变，A错，不符合题意； B、催化剂的特点之二是能改变反应速率，不加也可以反应，B错，不符合题意； C、催化剂的特点之二是能改变反应速率，故溶液改变了反应速率，C对，符合题意； D、催化剂的种类多样，可以被取代，D错，不符合题意； 故选C。 【变式1-3】下列关于催化剂的说法正确的是 A．能改变化学反应速率 B．在反应后其质量发生了变化 C．在反应后其化学性质发生了改变 D．所有化学反应都需要催化剂 【答案】A 【详解】A、催化剂能改变化学反应速率，故选项说法正确； B、催化剂在反应前后质量不变，故选项说法错误； C、催化剂在反应前后化学性质不会发生改变，故选项说法错误； D、并不是所有的化学反应都需要催化剂，如氧化钙和水反应生成氢氧化钙，不需要使用催化剂，故选项说法错误； 故选A。 【变式1-4】用如图所示装置及药品进行实验，能达到对应实验目的的是 A．收集氧气 B．证明二氧化锰是该反应的催化剂 C．监控O2流速 D．验证蜡烛燃烧生成水 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A、氧气密度比空气大，应用向上排空气法收集，该选项不能达到实验目的； B、催化剂是指能改变反应速率，但反应前后质量和化学性质不变，该实验只能证明二氧化锰能改变过氧化氢的分解速率，但不能证明反应前后质量和化学性质不变，该选项不能达到实验目的； C、氧气不易溶于水，若想监控氧气的流速，则应将氧气直接通入水中，即氧气从长管通入，该选项不能达到实验目的； D、干冷烧杯内壁有水雾，则说明蜡烛燃烧生成水，该选项能达到实验目的。 故选D。 1．铜催化叠氮化物﹣炔烃环加成反应是目前最好的点击化学反应之一，下列关于催化剂的说法中正确的是 A．催化剂能增加生成物的质量 B．反应后催化剂的质量比反应前减小 C．催化剂只能加快化学反应速率 D．催化剂的化学性质在反应前后不改变 【答案】D 【详解】A、催化剂不能改变生成物的量，故A错误； B、反应前后催化剂的质量不变，故B错误； C、有的催化剂能够加快反应速率，有的催化剂能够减慢反应速率，故C错误； D、反应前后催化剂的化学性质不变，故D正确。 故选D。 3．下列关于催化剂的说法中，正确的是 A．使用催化剂可以增加生成物的量 B．加入催化剂反应速率一定加快 C．不使用催化剂物质就不能发生化学反应 D．使用催化剂能改变化学反应速率 【答案】D 【详解】A、催化剂只是能改变反应的速率，生成物的质量的多少由反应物的多少来决定，故A错误； B、催化剂可以改变反应速率，可能加快反应速率，也可能减慢反应速率，故B错误； C、催化剂只是能改变反应的速率，能不能发生反应是物质本身的性质，和催化剂无关，故C错误； D、使用催化剂能改变化学反应速率，故D正确。 故选D。 4．实验室用过氧化氢制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是 A．二氧化锰是一种白色粉末状固体 B．二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有改变 C．能作过氧化氢分解的催化剂只有二氧化锰这一种物质 D．加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量 【答案】B 【详解】A、二氧化锰是一种黑色粉末状固体，故选项说法错误； B、过氧化氢制氧气的实验中，加入少量二氧化锰起催化作用，二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有改变，故选项说法正确； C、硫酸铜溶液、氧化铁也能作过氧化氢分解的催化剂，故选项说法错误； D、催化剂只能改变化学反应速率，但对生成物质量无影响，使用催化剂不能增加生成物的量，加入二氧化锰不能增大过氧化氢分解的氧气的质量。故选项说法错误； 故选：B。 5．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想(如图所示)。下列说法正确的是 A．光分解催化剂是反应物 B．过程②是化学能转化为电能 C．太阳能是不可再生能源 D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 【答案】B 【详解】A、光分解催化剂是反应的催化剂，不是反应物，故选项说法错误； B、过程②是氢气和氧气点燃生成水，燃料电池将化学能转化为电能，故选项说法正确； C、太阳能在短期内可以得到补充，是可再生能源，故选项说法错误； D、氢气燃烧热值高、燃烧产物只有水，不污染环境，是最清洁的高能燃料，有很高的开发利用价值，但是氢气易燃易爆，不易贮存和运输，目前对氢气的运输安全问题尚未解决，故选项说法错误； 故选：B。 6．按如图所示进行实验，容器中涌出的柱状泡沫被象地称为“大象牙膏”。下列说法中，正确的是 A．过氧化氢分解生成水和氧气 B．反应产生的泡沫可用于灭火 C．没有催化剂过氧化氢不会分解 D．反应前后催化剂的化学性质不同 【答案】A 【详解】A、过氧化氢可以分解生成水和氧气，故选项说法正确； B、反应产生的泡沫中含有氧气，氧气具有助燃性，不可用于灭火，故选项说法错误； C、没有催化剂过氧化氢也会分解，只是反应速率慢一些，故选项说法错误； D、反应前后催化剂的化学性质不变，故说法错误； 故选：A。 7．某化学小组利用如图所示装置，探究过氧化氢制取氧气的反应中二氧化锰的作用。（①—⑦代表操作步骤） (1)若实验最终得到结论：二氧化锰在该反应中作催化剂，起到了催化作用，则操作步骤⑥得到的称重结果 0.2g（填“＞”、“＜”或“＝”）。 (2)操作步骤⑦中的现象与操作步骤②③中的现象相同，说明 。 (3)若操作步骤②中忘记加入二氧化锰，与原实验相比，反应结束后产生氧气的质量会 （填“减少”、“不变”或“增大”）。 【答案】(1)= (2)二氧化锰在化学反应前后化学性质不变 (3)不变 【详解】（1）二氧化锰是过氧化氢反应的催化剂，其质量和化学性质反应前后不变，故操作步骤⑥得到的称重结果等于0.2g。 （2）操作步骤⑦中的现象与操作步骤②③中的现象相同，说明二氧化锰在化学反应前后化学性质不变。 （3）催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变生成物的质量，故操作步骤②中忘记加入二氧化锰，与原实验相比，反应结束后产生氧气的质量会不变。 8．某校化学兴趣小组为元旦晚会准备了“大象牙膏”趣味实验。在实验时发现泡沫未出现“牙膏”状喷射效果，于是他们对该实验再次进行了探究。 任务一：“大象牙膏”的实验原理 【实验原理】过氧化氢溶液与发泡剂（洗洁精）在催化剂作用下迅速分解放出大量氧气，使发泡剂膨胀喷涌而出。 (1)过氧化氢在二氧化锰催化条件下分解的化学方程式为 。 任务二：探究“大象牙膏”喷射形成的条件 【查阅资料】 ①常用的催化剂有二氧化锰（MnO2）、氯化铁（FeCl3）和碘化钾（KI）等。 ②二氧化锰难溶于水，氯化铁、碘化钾易溶于水。 ③过氧化氢分解过程会放出热量。 【实验探究】在烧瓶中加入50mL不同浓度的过氧化氢溶液，并加入一定量发泡剂，将等质量的催化剂加入15mL水中，充分搅拌后倒入烧瓶中。 实验 过氧化氢溶液的浓度 发泡剂的体积 催化剂 “牙膏”喷射效果 1 30% 20mL MnO2 喷射无力，夹杂黑色的粉末 2 x% 20mL FeCl3 喷射激烈，泡沫来不及形成 3 30% 20mL KI 泡沫快速涌出 4 50% 20mL KI 喷射力不足 5 50% 12mL KI 喷射高，“牙膏”连续 (2)表中x为 。 (3)实验1、2、3是探究 对“牙膏”喷射效果的影响。使用MnO2作为催化剂，“牙膏”喷射无力的可能原因是 。 (4)对比实验4和实验 ，可知发泡剂的量会影响“牙膏”喷射效果。 【实验结论】选择50mL50%的过氧化氢溶液，发泡剂体积为12mL时，“大象牙膏”喷射能达到最佳效果。 【实验反思】 (5)过氧化氢溶液浓度越大，腐蚀性越强。实验应注意 （填标号）。 A．进行实验时，应佩戴护目镜防止液体溅入眼睛 B．当“牙膏”喷出时，不要立刻触摸以免烫伤 C．清理“牙膏”时，须戴手套避免接触皮肤 【答案】(1) (2)30 (3) 催化剂种类 二氧化锰难溶于水，与过氧化氢接触面积较小，反应速率较慢 (4)5 (5)ABC 【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化条件下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为：； （2）对比实验需要单一变量，2中催化剂种类与其他数据不同，由实验1、2、3可知，表中x为30； （3）实验1、2、3是探究催化剂种类对“牙膏”喷射效果的影响。使用MnO2作为催化剂，“牙膏”喷射无力的可能原因是二氧化锰难溶于水，与过氧化氢接触面积较小，反应速率较慢； （4）对比实验4和实验5，变量是发泡剂的体积，可知发泡剂的量会影响“牙膏”喷射效果； （5）过氧化氢溶液浓度越大，腐蚀性越强。实验应注意进行实验时，应佩戴护目镜防止液体溅入眼睛、当“牙膏”喷出时，不要立刻触摸以免烫伤、清理“牙膏”时，须戴手套避免接触皮肤； 故选：ABC。 9．某化学小组同学用过氧化氢溶液进行相关实验。 I.制取氧气 (1)过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气的化学方程式或文字表达式为 。 (2)能用排水法收集氧气的原因是 。 (3)在该反应中二氧化锰做催化剂。下列关于二氧化锰的说法正确的是______(填序号)。 A．加快了该反应速率 B．在该化学反应前后，二氧化锰的质量和化学性质均未发生改变 C．在所有化学反应中都可以做催化剂 II.探究过氧化氢分解速率的影响因素 实验1：取6mL30%的过氧化氢溶液进行实验，数据如表： 实验序号 1-1 1-2 1-3 温度/℃ 20 35 55 二氧化锰的用量/g 0 0 0 收集氧气的体积/mL 0 1.9 7.8 反应时间/分 40 40 40 (4)由此得出影响过氧化氢分解速率的因素之一是 。 实验2：取50mL5%的过氧化氢溶液与不同质量的二氧化锰进行实验，数据如表： 实验序号 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 温度/℃ 20 x 20 20 20 二氧化锰的用量/g 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 收集氧气的体积/mL 80 195 570 570 570 反应时间/分 1 1 1 1 1 (5)实验2-2中，x为 。 (6)根据实验1和实验2判断，下列说法正确的______(填序号)。 A．实验1中不加入二氧化锰，过氧化氢不分解 B．实验2的目的是：探究在温度、过氧化氢浓度等其它条件相同时，二氧化锰的用量对过氧化氢分解速率的影响 C．用过氧化氢溶液制取氧气时，加入的二氧化锰越多越好 D．还可以增加实验探究过氧化氢的浓度对分解速率的影响 【答案】(1)/ (2)氧气不易溶于水且不与水反应 (3)AB (4)温度 (5)20 (6)BD 【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：，文字表达式为：。 （2）氧气不易溶于水，且不和水反应，则能用排水法收集氧气。 （3）A、二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，该选项说法正确； B、过氧化氢制取氧气的反应中，二氧化锰为催化剂，反应前后质量和化学性质不变，该选项说法正确； C、二氧化锰不是所有化学反应的催化剂，该选项说法不正确。 故选AB。 （4）分析实验1表中数据可知，在过氧化氢溶液的浓度和体积都相同的情况下，温度越高，相同时间内收集到的氧气的体积越大，说明温度是影响过氧化氢分解速率的因素之一。 （5）该实验中二氧化锰的质量不同，则其它条件均相同，即x为20。 （6）A、催化剂能改变反应速率，不加二氧化锰，反应也能发生，只是反应较快，该选项说法不正确； B、由实验2-1、2-2、2-3数据可知，在过氧化氢溶液的浓度和体积都相同的情况下，保持温度一致，增加二氧化锰的用量，相同时间内收集到氧气的体积增大，说明反应速率越快，则说明在温度、过氧化氢浓度等其它条件相同时，二氧化锰的用量对过氧化氢分解速率的影响，该选项说法正确； C、由实验2-3、2-4、2-5数据可知，二氧化锰用量增大到一定程度，相同时间内收集到氧气的体积保持不变，说明二氧化锰的催化效果与其用量有关，不能无限增大该选项说法不正确； D、反应物的浓度也能影响反应速率，则还可以增加实验探究过氧化氢的浓度对分解速率的影响，该选项说法正确。 故选BD。 10．实验室常用过氧化氢溶液制取氧气。实验小组同学对该反应进行探究。 实验1：验证MnO2是H2O2分解的催化剂。 (1)写出实验室用以上方法制备氧气的文字表达式 。 (2)Ⅳ中过滤需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 ；称得的固体质量应为 g。 (3)证明MnO2能加快H2O2分解速率的实验现象是 。 实验2；探究催化剂种类和质量对H2O2分解的催化效果的影响。 【进行实验】 称取催化剂置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL5%过氧化氢溶液快速注入。测定氧气浓度达到最高值时所用的时间，实验记录如下： 序号 初始温度/℃ 催化剂种类 催化剂质量/g 氧气浓度达最高值时所用时间/s ① 30 MnO2 0.03 8 ② 30 FeCl3 0.03 32 ③ 30 FeCl3 0.04 29 ④ 30 FeCl3 0.05 28 ⑤ 30 CuCl2 0.03 3364 ⑥ 30 CuCl2 0.04 837 ⑦ 30 CuCl2 0.05 464 注：①氧气浓度达最高值时H2O2已完全分解。 ②在可控范围内，过氧化氢分解速率越快，催化效果越好。 【解释与结论】 (4)实验2中，效果最好的催化剂是 。 (5)实验⑤⑥⑦的目的是：初始温度等其他条件相同时， 。 (6)与实验①②⑤目的相同的实验组还有 (写全对比组)。 【反思与评价】 (7)继续实验，发现活性炭比MnO2的催化效果差。其实验方案：称取0.03g活性炭置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL5%过氧化氢溶液快速注入。在初始温度30℃时的测定结果是 。 【答案】(1) (2) 漏斗 0.1 (3)I中带火星的木条不复燃，II中带火星的木条复燃 (4)二氧化锰/MnO2 (5)探究CuCl2的质量对H2O2分解的催化效果的影响 (6)③⑥和④⑦ (7)氧气浓度达到最高值时所用时间大于8s 【详解】（1）以上制备氧气的反应为过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的文字表达式为：； （2）过滤所需的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒和漏斗； 在该反应中，二氧化锰是催化剂，化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不变，故称得的固体质量应为0.1g； （3）I中未加入二氧化锰，带火星的木条不复燃，II中加入了二氧化锰，带火星的木条复燃，说明二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，故填：I中带火星的木条不复燃，II中带火星的木条复燃； （4）实验①②⑤中催化剂的种类不同，其他因素相同，可以探究催化剂的种类对过氧化氢分解的催化效果的影响，由表中数据可知，使用二氧化锰作催化剂时，氧气浓度达最高值时所用时间最短，说明实验2中，效果最好的催化剂是：二氧化锰； （5）实验⑤⑥⑦中，氯化铜的质量不同，其他因素相同，故目的是：初始温度等其他条件相同时，探究氯化铜的质量对过氧化氢分解的催化效果的影响； （6）实验①②⑤中催化剂的种类不同，其他因素相同，可以探究催化剂的种类对过氧化氢分解的催化效果的影响，实验③⑥和④⑦中均催化剂的种类不同，其他因素相同，均可以探究催化剂的种类对过氧化氢分解的催化效果的影响； （7）继续实验，发现活性炭比MnO2的催化效果差，即相同条件下，与二氧化锰相比，使用活性炭作催化剂时，氧气浓度达最高值时所用时间较长，则在初始温度30℃时的测定结果是：氧气浓度达到最高值时所用时间大于8s。 11．化学兴趣小组进行趣味化学实验。将过氧化氢溶液、发泡剂、催化剂混合后，迅速涌出大量柱状泡沫。因喷出的大量泡沫像大象用的牙膏，故被称为“大象牙膏”实验。 【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些？ 【进行实验】向烧杯A中加入10mL不同浓度的过氧化氢溶液和发泡剂。向烧杯B中加入4mL水和不同质量的催化剂(酵母)。将两只烧杯中的液体混合，记录泡沫溢出烧杯口所需时间，实验装置如下图。 实验序号 泡沫溢出烧杯所需时间/s 过氧化氢溶液浓度 发泡剂/滴 酵母质量/g 水/m L ① 10% 5 0.1 4 85 ② 10% x 0.2 4 42 ③ 10% 5 0.4 4 10 ④ 5% 5 0.4 4 30 ⑤ 15% 5 0.4 4 5 【解释与结论】 (1)实验中，量取10mL过氧化氢溶液应选用 mL量筒(填“10”或“50”)。 (2)过氧化氢在催化剂作用下，发生反应的文字表达式为 。 (3)①~③中为控制发泡剂的滴数相同，②中x应为 。 (4)对比实验③④⑤可得到的结论：酵母质量等条件相同时，在实验研究的过氧化氢溶液浓度范围内， 。 (5)补充实验证明二氧化锰做催化剂比酵母实验效果好。实验方案：向烧杯A中加入10mL15%的过氧化氢溶液和5滴发泡剂，烧杯B中加入 观察到泡沫溢出烧杯所需时间小于5s。 【答案】(1)10 (2) (3)5 (4)过氧化氢溶液浓度越高，“大象牙膏”实验效果越好 (5)0.4g二氧化锰、4mL水 【详解】（1）量筒选用原则是一次性量取且略大于所量取体积，实验中，量取10mL过氧化氢溶液应选用10mL量筒。 （2）过氧化氢在催化剂作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为：。 （3）控制变量中，要控制变量，则x为5。 （4）对比实验③④⑤根据表格数据，其他条件相同的情况下只有过氧化氢溶液的浓度不同，而浓度越高则泡沫溢出烧杯所需时间越短，即过氧化氢溶液浓度越高，“大象牙膏”实验效果越好。 （5）若想证明二氧化锰做催化剂比酵母实验效果好，则需增加加入二氧化锰的实验，即向烧杯A中加入10mL15%的过氧化氢溶液和5滴发泡剂，烧杯B中加入0.4g二氧化锰和4mL水。 12．探究“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”。 实验方法： ①向图1试管中加入5mL 5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。 ②向图2试管内加入少量二氧化锰，把带火星木条伸入试管，观察现象。 ③待试管中没有现象发生时，重复进行①的实验操作，观察现象。 (1)实验原理：图2中发生反应的符号表达式为 ； (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)若要得出二氧化锰是该反应的催化剂，除完成以上实验外，还需要证明它在反应前后的 没有发生变化； (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是什么？ 。 【答案】(1) (2)带火星木条复燃 (3)加快 (4)质量 (5)过氧化氢分解速率较慢，氧气浓度太低 【详解】（1）图2中过氧化氢在二氧化锰催化作用下快速分解生成水、氧气，反应的符号表达式为：。 （2）图3中重复进行①的实验操作，则过氧化氢在二氧化锰催化作用下快速分解生成大量氧气，使带火星木条复燃，故填：带火星木条复燃。 （3）图1实验和图2实验的变量是二氧化锰，图1试管中带火星木条不复燃，图2试管中带火星木条复燃，证明图2试管中产生了大量的氧气，说明二氧化锰可使过氧化氢分解的速率加快。 （4）催化剂可以改变化学反应速率，而自身的质量和化学性质在化学反应前后保持不变。图3中带火星木条复燃，已证明二氧化锰在反应前后的化学性质不变，还需要证明它在反应前后的质量没有发生变化。 （5）氧气具有助燃性，足量的氧气可使带火星的木条复燃。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是过氧化氢分解速率较慢，氧气浓度太低。 13．某同学用水果果肉作为催化剂，用下图装置探究影响过氧化氢溶液分解速率的因素。 【查阅资料】 i.过氧化氢分解酶是一种广泛存在于植物中的生物酶，其催化效果受温度影响，超过55℃会失去活性。 ii.植物果肉中含有的某些金属离子也可以催化过氧化氢的分解，且受热后性质不变。    【进行实验】室温下，向烧瓶中加入10 mL不同浓度的过氧化氢溶液，再与3 g水果果肉混合，记录液柱从0移动至5的时间。 序号 过氧化氢溶液 催化剂 液柱从0移动至5的时间/s 浓度/% 体积/mL 种类 质量/g ① 3 10 苹果果肉 3 286 ② 5 10 苹果果肉 3 227 10 10 苹果果肉 3 176 10 10 香蕉果肉 3 14 10 10 水蜜桃果肉 3 31 【解释与结论】 (1)进行实验前，用双手捂住烧瓶底部，观察到液柱向右缓缓移动，松手后，液柱又返回原点，说明 。 (2)由①②③可以得到的结论是 。 (3)③④⑤的目的是 。 (4)①中，若将过氧化氢溶液浓度改为1%，则液柱从0移动至5的时间 （“>”“<”或“=”）286 s。 【继续实验】 (5)补做实验证明了催化剂质量对过氧化氢溶液的分解速率也有影响。实验方案：室温下，向烧瓶中加入10 mL浓度为5%的过氧化氢溶液， 。 (6)同学们利用上图装置进一步证明了苹果果肉的催化作用主要来自生物酶而不是果肉中的金属离子。将3 g苹果果肉置于80 ℃的烘箱中2 h使过氧化氢酶完全失活，取出恢复至室温后，向烧瓶中加入10 mL浓度为10%的过氧化氢溶液与烘干后的苹果果肉混合，实验过程中观察到 。 【答案】(1)装置不漏气 (2)其它条件相同时,过氧化氢溶液浓度越大,反应速率越快 (3)比较不同果肉的催化效果 (4)> (5)加入5g苹果果肉，记录液柱从0移动至5的时间 (6)液柱从0移动至5的时间远大于176s 【详解】（1）进行实验前，用双手捂住烧瓶底部，观察到液柱向右缓缓移动，松手后，液柱又返回原点，说明装置不漏气；故填：装置不漏气； （2）由①②③可以得到的结论是其它条件相同时，过氧化氢溶液浓度越大，反应速率越快；故填：其它条件相同时，过氧化氢溶液浓度越大，反应速率越快； （3）③④⑤的目的是比较不同果肉的催化效果；故填：比较不同果肉的催化效果； （4）其它条件相同时，过氧化氢浓度越大，反应速率越快，①中,若将过氧化氢溶液浓度改为1%，则液柱从0移动至5的时间>286s；故填：>； （5）实验方案：室温下，向烧瓶中加入l0 mL浓度为5%的过氧化氢溶液，加入5g苹果果肉，记录液柱从0移动至5的时间；故填：加入5g苹果果肉,记录液柱从0移动至5的时间； （6）同学们利用如图装置进—步证明了苹果果肉的催化作用主要来自生物酶而不是果肉中的金属离子，将3g苹果果肉置于80℃的烘箱中2h使过氧化氢酶完全失活，取出恢复至室温后，向烧瓶中加入l0mL浓度为10%的过氧化氢溶液与烘千后的苹果果肉混合，实验过程中观察到液柱从0移动至5的时间远大于176s，说明苹果果肉失去催化作用；故填：液柱从0移动至5的时间远大于176s。 14．化学兴趣小组进行趣味化学实验。过氧化氢溶液、发泡剂、催化剂混合后，迅速涌出大量柱状泡沫。因喷出的大量泡沫像大象用的牙膏，故被称为“大象牙膏”实验。 【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些？ 【进行实验】向烧杯A中加入10mL不同浓度的过氧化氢溶液和发泡剂。向烧杯B中加入4mL水和不同质量的催化剂（酵母）。将两只烧杯中的液体混合，记录泡沫溢出烧杯口所需时间，实验装置如下图。 实验序号 烧杯A 烧杯B 泡沫溢出烧杯所需时间/s 过氧化氢溶液浓度 发泡剂/滴 酵母质量/g 水/mL ① 10% 5 0.1 4 85 ② 10% 5 0.2 4 42 ③ 10% 5 0.4 4 10 ④ 5% 5 0.4 4 30 ⑤ 15% 5 0.4 4 5 【解释与结论】 (1)实验中，量取过氧化氢溶液应选用 mL量筒（填“10”或“50”）。 (2)过氧化氢在催化剂作用下，发生反应的文字表达式为 。 (3)判断“大象牙膏”实验效果的依据是 。 (4)对比实验①②③的目的是 。 (5)对比实验③④⑤可得到的结论：酵母质量等条件相同时，在实验研究的过氧化氢溶液浓度范围内， 。 (6)补充实验证明二氧化锰做催化剂比酵母实验效果好。实验方案：向烧杯A中加入10mL15％的过氧化氢溶液和5滴发泡剂，烧杯B中加入 ，观察到泡沫溢出烧杯所需时间小于5s。 【答案】(1)10 (2) (3)泡沫溢出烧杯所需时间长短 (4)探究酵母用量是否影响“大象牙膏”实验效果 (5)过氧化氢溶液浓度越高，“大象牙膏”实验效果越好 (6)0.4g二氧化锰、4mL水 【详解】（1）量筒选用原则是一次性量取且略大于所量取体积，实验中，量取过氧化氢溶液应选用10mL量筒； （2）过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂的条件下反应生成氧气和水，文字表达式为：； （3）泡沫溢出烧杯所需时间说明了产生氧气的速率，故判断依据是泡沫溢出烧杯所需时间长短； （4）对比实验①②③，根据表格数据，其他条件相同的情况下只有酵母的质量不同导致生成氧气的速率不同，因此比较实验的目的是探究酵母用量是否影响“大象牙膏”实验效果； （5）对比实验③④⑤根据表格数据，其他条件相同的情况下只有过氧化氢溶液的浓度不同，而浓度越高则泡沫溢出烧杯所需时间越短，即过氧化氢溶液浓度越高，“大象牙膏”实验效果越好； （6）补充实验证明二氧化锰做催化剂比酵母实验效果好。实验方案：向烧杯A中加入10mL15％的过氧化氢溶液和5滴发泡剂，根据对比实验，需要控制变量相同根据实验④数据，则烧杯B中加入0.4g二氧化锰、4mL水 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一单元 启航化学之旅 第三节 体验化学科学探究 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.认识催化剂和催化作用，知道催化剂对化学反应的重要作用。 2.通过“大象牙膏”实验体会化学探究的过程。 3.初步了解和经历科学探究的一般过程，在老师的指导下能根据一定方案进行实验，并通过观察和分析得出结论，学习填写实验探究报告。。 重难点： 通过探究二氧化锰在化学反应中的作用，以及对实验现象的描述和分析解释，学生学会分析问题和解决问题的能力。 1、 科学探究的基本方法和过程 1.化学科学探究的一般环节： 形成结论及建构模型 反思评价及表达交流 分析解释 获取证据 提出问题 设计并实施实验或调查方案 形成假设 2. 化学科学探究报告 化学科学探究以实验为主，以文献检索法和调查研究法为辅。因此化学科学探究报告多以呈现化学实验为止。 化学科学探究报告包括： （1） 探究目的：依据探究目的把实验分为三类。陌生物质的变化和性质 物质发生化学变化的条件或规律 探究 陌生物质的组成或结构 探究目的 已经从生活经验、以往学习、相关资料中了解或推测物质的性质及变化，需进一步证明 验证 物质的分离或提纯 制取 通过化学变化获得新物质 （2） 猜想与假设 作出猜想和假设，一定要有依据 （3） 实验方案 首先需要明确实验原理，准备好实验装置（包括仪器和试剂），明确实验步骤。 （4） 进行实验 实验时要注重实验现象和数据的观察和记录，常见的化学实验现象有燃烧、有沉淀生成、有气体生成、溶解和变色。 （5） 观察与记录 明确观察对象和要点 变化前：观察反应物的颜色、状态、气味等 关注 变化中：观察发光、放热等现象 以物质变化为核心 变化后：观察生成物的颜色、状态、气味等 在实验进行过程中及时记录，用准确、规范的语言描述观察到的现象，要实事求是。 （6） 得出结论 对比实验现象和数据，相同点归纳出规律，不同点发现特性。 2、 探究“大象牙膏”中的化学变化 1. 实验操作：在锥形瓶底部放了一些黑色的固体粉末——二氧化锰，两只小烧杯中分别盛有过氧化氢溶液和洗涤灵，将它们同时倒入锥形瓶中。 2. 实验现象：①锥形瓶中瞬间产生大量气体；②形成白色的泡沫（其中夹杂着黑色粉末）；③同时放出大量热。 3. 提出问题：（1）产生的气体是什么物质？（2） 发生了怎样的变化？如果是化学变化，反应物和生成物分别是什么？黑色粉末起到什么作用? 4. 依据参考资料作出猜想与假设： 参考资料：（1）过氧化氢（H2O2）溶液，俗称双氧水，可用于清洁、消毒。贮存时会缓慢分解为水和氧气，光照、受热或加入某些物质会加快其分解。 （2）洗涤灵是一种家用清洁剂，主要成分是表面活性剂，易形成泡沫。 （3） 二氧化锰（MnO2）是一种黑色粉末状物质。 猜想与假设：（1）生成的气体可能是氧气，依据是过氧化氢会分解为氧气和水。（2）发生了化学变化，反应物可能是过氧化氢，依据是过氧化氢发生了分解。 5. 依据猜想和假设，设计了以下实验，并作了记录： 验证生成物是氧气的方法：将带火星的木条伸进试管内，复燃，则为氧气。 序号 实验操作 实验现象 1 洗涤灵溶解在水中，振荡可能会产生少量泡沫，带火星木条 。 2 振荡后有微小气泡，后消失，有较多泡沫产生，带火星木条 3 无明显现象，带火星木条 4 二氧化锰与水 无明显现象，带火星木条 5 过氧化氢和二氧化锰 迅速产生大量气泡，带火星木条复燃 6. 实验结论： 在有二氧化锰存在的条件下，过氧化氢能更快地分解产生氧气。 7. 反思交流： （1） 提出问题：二氧化锰起到什么作用？它是反应物吗？ （2） 猜想与假设：若二氧化锰反应后质量减少，说明二氧化锰为反应物；若二氧化锰反应前后质量不变，说明二氧化锰不是反应物。 （3） 进行实验完成验证： 待试管②不再放出气泡时，再加入等量的过氧化氢溶液 ④ 二氧化锰 二氧化锰 ④ 最后将反应完的③进行过滤，滤渣经过洗涤干燥称量发现与④中固体的质量相等。 实验现象：①无明显变化，带火星木条不复燃；②产生大量的气泡，带火星的木条复燃；③再次产生大量的气泡，带火星的木条复燃；④无明显变化，带火星的木条不复燃 （4）实验结论:二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，反应前后二氧化锰性质未见变化，且二氧化锰在化学反应前后质量不变。 3、 催化剂 1. 定义：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质。 2. 作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 3. 特点:“一变”：能改变其他物质的反应速率（可能是加快也可能是减慢） “两不变”：化学反应前后，自身的质量和化学性质不变。 4. 实验室制氧气的文字表达式： 二氧化锰 过氧化氢 水 + 氧气 5. 催化剂的应用 催化剂在现代化学工业中有极其重要的作用，约90%工业生产过程使用催化剂，反应过程中都需要不同的催化剂来提高反应速率。汽车中的三元催化器能将尾气中有害的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物转化为无害的二氧化碳、水、氮气。 1．下列关于催化剂的说法正确的是 A．能改变化学反应速率 B．在反应后其质量发生了变化 C．在反应后其化学性质发生了改变 D．所有化学反应都需要催化剂 2．下列说法正确的是 A．分解双氧水的催化剂只有二氧化锰 B．双氧水只有加入了二氧化锰才会分解 C．高锰酸钾受热分解后的剩余固体中的二氧化锰是催化剂 D．催化剂在化学反应中起催化作用 3．同学利用过氧化氢溶液和二氧化锰做了如图所示实验，下列叙述不正确的是 A．步骤①③说明二氧化锰能加快过氧化氢分解 B．步骤①③的研究方法是对比实验法 C．该反应的文字表达式为过氧化氢水+氧气 D．实验能证明二氧化锰是反应的催化剂 4．2023年日本筑波大学和九州大学联合发布新闻公报说，双方合作研发出一种新的铁络合物催化剂，利用这种催化剂能将水溶液中的甲烷直接转化成甲醇，从而实现天然碳能源的更有效利用，并解决一些环境问题。下列关于催化剂的说法正确的是 A．催化剂只能加快化学反应速率 B．在化学反应后其质量和化学性质不变 C．在过氧化氢分解的反应中，只能用二氧化锰作催化剂 D．在过氧化氢溶液中加入二氧化锰，可增加产物氧气的质量 ►问题 催化剂 【典例1-1】某同学将一定量过氧化氢溶液缓慢加入盛有二氧化锰的试管中，下列图像不正确的是 A．B．C．D． 【变式1-1】将过氧化氢溶液平均分成两等份a和b，只向b中加入少量二氧化锰，另一份微微加热。则放出氧气的质量（m）与反应时间（t）的关系的图像正确的是 A．B．C． D． 【变式1-2】兴趣小组做“大象牙膏”实验：向锥形瓶中依次加入H2O2溶液、洗洁精、少量色素，振荡后，加入KI溶液，观察到大量泡沫喷涌而出(如图所示)。 本实验中KI作为催化剂，下列有关说法正确的是 A．反应后催化剂的质量减少 B．不加催化剂反应不能进行 C．KI溶液改变了反应速率 D．KI溶液不能被其它物质代替 【变式1-3】下列关于催化剂的说法正确的是 A．能改变化学反应速率 B．在反应后其质量发生了变化 C．在反应后其化学性质发生了改变 D．所有化学反应都需要催化剂 【变式1-4】用如图所示装置及药品进行实验，能达到对应实验目的的是 A．收集氧气 B．证明二氧化锰是该反应的催化剂 C．监控O2流速 D．验证蜡烛燃烧生成水 A．A B．B C．C D．D 1．铜催化叠氮化物﹣炔烃环加成反应是目前最好的点击化学反应之一，下列关于催化剂的说法中正确的是 A．催化剂能增加生成物的质量 B．反应后催化剂的质量比反应前减小 C．催化剂只能加快化学反应速率 D．催化剂的化学性质在反应前后不改变 3．下列关于催化剂的说法中，正确的是 A．使用催化剂可以增加生成物的量 B．加入催化剂反应速率一定加快 C．不使用催化剂物质就不能发生化学反应 D．使用催化剂能改变化学反应速率 4．实验室用过氧化氢制氧气的实验中，应加入少量二氧化锰。下列说法中正确的是 A．二氧化锰是一种白色粉末状固体 B．二氧化锰在反应前后中的质量和化学性质都没有改变 C．能作过氧化氢分解的催化剂只有二氧化锰这一种物质 D．加入二氧化锰可以增加过氧化氢分解产生氧气的质量 5．为消除目前燃料燃烧时产生的环境污染，同时缓解能源危机，有关专家提出了利用太阳能制取氢能的构想(如图所示)。下列说法正确的是 A．光分解催化剂是反应物 B．过程②是化学能转化为电能 C．太阳能是不可再生能源 D．氢气不易贮存和运输，无开发利用价值 6．按如图所示进行实验，容器中涌出的柱状泡沫被象地称为“大象牙膏”。下列说法中，正确的是 A．过氧化氢分解生成水和氧气 B．反应产生的泡沫可用于灭火 C．没有催化剂过氧化氢不会分解 D．反应前后催化剂的化学性质不同 7．某化学小组利用如图所示装置，探究过氧化氢制取氧气的反应中二氧化锰的作用。（①—⑦代表操作步骤） (1)若实验最终得到结论：二氧化锰在该反应中作催化剂，起到了催化作用，则操作步骤⑥得到的称重结果 0.2g（填“＞”、“＜”或“＝”）。 (2)操作步骤⑦中的现象与操作步骤②③中的现象相同，说明 。 (3)若操作步骤②中忘记加入二氧化锰，与原实验相比，反应结束后产生氧气的质量会 （填“减少”、“不变”或“增大”）。 8．某校化学兴趣小组为元旦晚会准备了“大象牙膏”趣味实验。在实验时发现泡沫未出现“牙膏”状喷射效果，于是他们对该实验再次进行了探究。 任务一：“大象牙膏”的实验原理 【实验原理】过氧化氢溶液与发泡剂（洗洁精）在催化剂作用下迅速分解放出大量氧气，使发泡剂膨胀喷涌而出。 (1)过氧化氢在二氧化锰催化条件下分解的化学方程式为 。 任务二：探究“大象牙膏”喷射形成的条件 【查阅资料】 ①常用的催化剂有二氧化锰（MnO2）、氯化铁（FeCl3）和碘化钾（KI）等。 ②二氧化锰难溶于水，氯化铁、碘化钾易溶于水。 ③过氧化氢分解过程会放出热量。 【实验探究】在烧瓶中加入50mL不同浓度的过氧化氢溶液，并加入一定量发泡剂，将等质量的催化剂加入15mL水中，充分搅拌后倒入烧瓶中。 实验 过氧化氢溶液的浓度 发泡剂的体积 催化剂 “牙膏”喷射效果 1 30% 20mL MnO2 喷射无力，夹杂黑色的粉末 2 x% 20mL FeCl3 喷射激烈，泡沫来不及形成 3 30% 20mL KI 泡沫快速涌出 4 50% 20mL KI 喷射力不足 5 50% 12mL KI 喷射高，“牙膏”连续 (2)表中x为 。 (3)实验1、2、3是探究 对“牙膏”喷射效果的影响。使用MnO2作为催化剂，“牙膏”喷射无力的可能原因是 。 (4)对比实验4和实验 ，可知发泡剂的量会影响“牙膏”喷射效果。 【实验结论】选择50mL50%的过氧化氢溶液，发泡剂体积为12mL时，“大象牙膏”喷射能达到最佳效果。 【实验反思】 (5)过氧化氢溶液浓度越大，腐蚀性越强。实验应注意 （填标号）。 A．进行实验时，应佩戴护目镜防止液体溅入眼睛 B．当“牙膏”喷出时，不要立刻触摸以免烫伤 C．清理“牙膏”时，须戴手套避免接触皮肤 9．某化学小组同学用过氧化氢溶液进行相关实验。 I.制取氧气 (1)过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气的化学方程式或文字表达式为 。 (2)能用排水法收集氧气的原因是 。 (3)在该反应中二氧化锰做催化剂。下列关于二氧化锰的说法正确的是______(填序号)。 A．加快了该反应速率 B．在该化学反应前后，二氧化锰的质量和化学性质均未发生改变 C．在所有化学反应中都可以做催化剂 II.探究过氧化氢分解速率的影响因素 实验1：取6mL30%的过氧化氢溶液进行实验，数据如表： 实验序号 1-1 1-2 1-3 温度/℃ 20 35 55 二氧化锰的用量/g 0 0 0 收集氧气的体积/mL 0 1.9 7.8 反应时间/分 40 40 40 (4)由此得出影响过氧化氢分解速率的因素之一是 。 实验2：取50mL5%的过氧化氢溶液与不同质量的二氧化锰进行实验，数据如表： 实验序号 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 温度/℃ 20 x 20 20 20 二氧化锰的用量/g 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 收集氧气的体积/mL 80 195 570 570 570 反应时间/分 1 1 1 1 1 (5)实验2-2中，x为 。 (6)根据实验1和实验2判断，下列说法正确的______(填序号)。 A．实验1中不加入二氧化锰，过氧化氢不分解 B．实验2的目的是：探究在温度、过氧化氢浓度等其它条件相同时，二氧化锰的用量对过氧化氢分解速率的影响 C．用过氧化氢溶液制取氧气时，加入的二氧化锰越多越好 D．还可以增加实验探究过氧化氢的浓度对分解速率的影响 10．实验室常用过氧化氢溶液制取氧气。实验小组同学对该反应进行探究。 实验1：验证MnO2是H2O2分解的催化剂。 (1)写出实验室用以上方法制备氧气的文字表达式 。 (2)Ⅳ中过滤需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和 ；称得的固体质量应为 g。 (3)证明MnO2能加快H2O2分解速率的实验现象是 。 实验2；探究催化剂种类和质量对H2O2分解的催化效果的影响。 【进行实验】 称取催化剂置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL5%过氧化氢溶液快速注入。测定氧气浓度达到最高值时所用的时间，实验记录如下： 序号 初始温度/℃ 催化剂种类 催化剂质量/g 氧气浓度达最高值时所用时间/s ① 30 MnO2 0.03 8 ② 30 FeCl3 0.03 32 ③ 30 FeCl3 0.04 29 ④ 30 FeCl3 0.05 28 ⑤ 30 CuCl2 0.03 3364 ⑥ 30 CuCl2 0.04 837 ⑦ 30 CuCl2 0.05 464 注：①氧气浓度达最高值时H2O2已完全分解。 ②在可控范围内，过氧化氢分解速率越快，催化效果越好。 【解释与结论】 (4)实验2中，效果最好的催化剂是 。 (5)实验⑤⑥⑦的目的是：初始温度等其他条件相同时， 。 (6)与实验①②⑤目的相同的实验组还有 (写全对比组)。 【反思与评价】 (7)继续实验，发现活性炭比MnO2的催化效果差。其实验方案：称取0.03g活性炭置于三颈瓶中，塞紧胶塞，用注射器将3mL5%过氧化氢溶液快速注入。在初始温度30℃时的测定结果是 。 11．化学兴趣小组进行趣味化学实验。将过氧化氢溶液、发泡剂、催化剂混合后，迅速涌出大量柱状泡沫。因喷出的大量泡沫像大象用的牙膏，故被称为“大象牙膏”实验。 【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些？ 【进行实验】向烧杯A中加入10mL不同浓度的过氧化氢溶液和发泡剂。向烧杯B中加入4mL水和不同质量的催化剂(酵母)。将两只烧杯中的液体混合，记录泡沫溢出烧杯口所需时间，实验装置如下图。 实验序号 泡沫溢出烧杯所需时间/s 过氧化氢溶液浓度 发泡剂/滴 酵母质量/g 水/m L ① 10% 5 0.1 4 85 ② 10% x 0.2 4 42 ③ 10% 5 0.4 4 10 ④ 5% 5 0.4 4 30 ⑤ 15% 5 0.4 4 5 【解释与结论】 (1)实验中，量取10mL过氧化氢溶液应选用 mL量筒(填“10”或“50”)。 (2)过氧化氢在催化剂作用下，发生反应的文字表达式为 。 (3)①~③中为控制发泡剂的滴数相同，②中x应为 。 (4)对比实验③④⑤可得到的结论：酵母质量等条件相同时，在实验研究的过氧化氢溶液浓度范围内， 。 (5)补充实验证明二氧化锰做催化剂比酵母实验效果好。实验方案：向烧杯A中加入10mL15%的过氧化氢溶液和5滴发泡剂，烧杯B中加入 观察到泡沫溢出烧杯所需时间小于5s。 12．探究“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”。 实验方法： ①向图1试管中加入5mL 5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。 ②向图2试管内加入少量二氧化锰，把带火星木条伸入试管，观察现象。 ③待试管中没有现象发生时，重复进行①的实验操作，观察现象。 (1)实验原理：图2中发生反应的符号表达式为 ； (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)若要得出二氧化锰是该反应的催化剂，除完成以上实验外，还需要证明它在反应前后的 没有发生变化； (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是什么？ 。 13．某同学用水果果肉作为催化剂，用下图装置探究影响过氧化氢溶液分解速率的因素。 【查阅资料】 i.过氧化氢分解酶是一种广泛存在于植物中的生物酶，其催化效果受温度影响，超过55℃会失去活性。 ii.植物果肉中含有的某些金属离子也可以催化过氧化氢的分解，且受热后性质不变。    【进行实验】室温下，向烧瓶中加入10 mL不同浓度的过氧化氢溶液，再与3 g水果果肉混合，记录液柱从0移动至5的时间。 序号 过氧化氢溶液 催化剂 液柱从0移动至5的时间/s 浓度/% 体积/mL 种类 质量/g ① 3 10 苹果果肉 3 286 ② 5 10 苹果果肉 3 227 10 10 苹果果肉 3 176 10 10 香蕉果肉 3 14 10 10 水蜜桃果肉 3 31 【解释与结论】 (1)进行实验前，用双手捂住烧瓶底部，观察到液柱向右缓缓移动，松手后，液柱又返回原点，说明 。 (2)由①②③可以得到的结论是 。 (3)③④⑤的目的是 。 (4)①中，若将过氧化氢溶液浓度改为1%，则液柱从0移动至5的时间 （“>”“<”或“=”）286 s。 【继续实验】 (5)补做实验证明了催化剂质量对过氧化氢溶液的分解速率也有影响。实验方案：室温下，向烧瓶中加入10 mL浓度为5%的过氧化氢溶液， 。 (6)同学们利用上图装置进一步证明了苹果果肉的催化作用主要来自生物酶而不是果肉中的金属离子。将3 g苹果果肉置于80 ℃的烘箱中2 h使过氧化氢酶完全失活，取出恢复至室温后，向烧瓶中加入10 mL浓度为10%的过氧化氢溶液与烘干后的苹果果肉混合，实验过程中观察到 。 14．化学兴趣小组进行趣味化学实验。过氧化氢溶液、发泡剂、催化剂混合后，迅速涌出大量柱状泡沫。因喷出的大量泡沫像大象用的牙膏，故被称为“大象牙膏”实验。 【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些？ 【进行实验】向烧杯A中加入10mL不同浓度的过氧化氢溶液和发泡剂。向烧杯B中加入4mL水和不同质量的催化剂（酵母）。将两只烧杯中的液体混合，记录泡沫溢出烧杯口所需时间，实验装置如下图。 实验序号 烧杯A 烧杯B 泡沫溢出烧杯所需时间/s 过氧化氢溶液浓度 发泡剂/滴 酵母质量/g 水/mL ① 10% 5 0.1 4 85 ② 10% 5 0.2 4 42 ③ 10% 5 0.4 4 10 ④ 5% 5 0.4 4 30 ⑤ 15% 5 0.4 4 5 【解释与结论】 (1)实验中，量取过氧化氢溶液应选用 mL量筒（填“10”或“50”）。 (2)过氧化氢在催化剂作用下，发生反应的文字表达式为 。 (3)判断“大象牙膏”实验效果的依据是 。 (4)对比实验①②③的目的是 。 (5)对比实验③④⑤可得到的结论：酵母质量等条件相同时，在实验研究的过氧化氢溶液浓度范围内， 。 (6)补充实验证明二氧化锰做催化剂比酵母实验效果好。实验方案：向烧杯A中加入10mL15％的过氧化氢溶液和5滴发泡剂，烧杯B中加入 ，观察到泡沫溢出烧杯所需时间小于5s。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$