内容正文:
提分专题一 催化剂及催化效果的相关探究(必考,0.25分)
【方法指导】
步骤1:明确探究问题。
步骤2:寻找影响因素,如因素A、因素B、因素C……
步骤3:研究问题与各因素的关系,例如:
研究问题与因素A的关系因素A不同、因素B和因素C相同与A的关系;
……
步骤4:明确问题与因素A、B、C的关系。
“大象牙膏”是极具观赏性的化学趣味实验之一。如图,实验中迅速涌出柱状的泡沫,可形象地称为“大象牙膏”,将带火星的木条放在泡沫附近可看到木条复燃。
(1)该实验原理主要是H2O2在催化剂作用下迅速分解产生水和氧气,反应的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑ 。
【提出问题】影响“大象牙膏”实验效果的因素有哪些?
【设计实验】小明以“牙膏喷出瓶口所需时间”为比较牙膏喷出效果的标准,设计了以下实验:在锥形瓶中,分别加入10 mL过氧化氢溶液、5滴洗洁精、4 mL催化剂溶液,完成实验,记录如表。
实验
序号
催化剂
种类
催化剂
浓度
过氧化
氢浓度
温度/℃
“牙膏”喷出瓶口所需时间/s
①
碘化钾
10%
10%
20
48
②
高锰酸钾
10%
10%
20
5
③
酵母
10%
10%
20
10
④
酵母
5%
10%
20
42
⑤
酵母
10%
10%
40
3
⑥
酵母
10%
5%
20
30
分析表格信息:
(1)影响因素:催化剂种类、浓度;过氧化氢浓度;温度等;
(2)对比寻找变量:找到不同组别间唯一不相同的因素,直接确定变量,如通过对比实验③⑤可知,变量是温度。
【解释与结论】
(2)设计实验①②③的目的是探究催化剂种类对“大象牙膏”实验效果的影响 。
(3)通过对比实验③④,得出的结论是其他条件相同时,酵母浓度越大,“牙膏”喷出瓶口所需时间越短 。
(4)实验中,欲探究过氧化氢浓度对实验效果的影响,需对比的实验是③⑥ (填实验序号)。
(5)由上述实验分析可知,若要制作速度适中、有视觉冲击力的观赏效果的“大象牙膏”,实验最好选择20 ℃、10%的酵母溶液、10%的过氧化氢溶液 。
附加问:
【反思与评价】
(6)由上述实验可知,影响化学反应速率的因素有催化剂的种类(或反应物的浓度或温度等,合理即可) (写1种即可)。
(7)在实验②中,小明观察到锥形瓶内有黑色固体产生,且溶液的紫红色褪去,从而判断高锰酸钾不是 (填“是”或“不是”)过氧化氢分解的催化剂,理由是高锰酸钾的化学性质发生了改变 。
1.(2025江西)兴趣小组为了解调控化学反应的方法,进行了下列实验。
(1)实验一:在空气中点燃木炭,再伸入充满氧气的集气瓶中,木炭燃烧更剧烈,说明反应物的浓度(或氧气的浓度) 会影响化学反应速率。
(2)实验二:图1木条不复燃,图3中的现象为木条复燃 ,由此可知MnO2可加快H2O2分解的速率。若反应前后MnO2的质量 和化学性质不变,则MnO2是H2O2分解的催化剂。为寻找该反应的新催化剂,兴趣小组分别用5 mL 10% H2O2溶液和不同催化剂进行实验,数据如表。分析表中数据,催化效果最好的物质是土豆 。
实验编号
催化剂
收集气体体积
收集气体
所用时间
①
2 g氧化铁
7.0 mL
560 s
②
2 g土豆
7.0 mL
180 s
③
2 g生姜
5.1 mL
180 s
(3)调控化学反应的方法还有很多,下列事例中调控方法相同的是BC (填序号)。
A.食品在冰箱中保存不易变质
B.燃煤发电时,把煤块粉碎
C.汽车发动机把汽油喷成雾状进行燃烧
2.化学实验小组在课外进行了有关过氧化氢分解速率的再探究。
探究一:其他物质能否作过氧化氢分解的催化剂?
小巴同学在锥形瓶中加入一定量双氧水后,再分别加入一定量二氧化锰、CuCl2溶液,如图1,并测得锥形瓶内压强变化情况如图2。
(1)宇航同学提出若要得出“CuCl2是过氧化氢分解的催化剂”的结论,还需验证的是反应前后CuCl2的质量和化学性质不变 。
(2)曲线B发生反应的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑ 。
(3)根据图中信息下列说法正确的是BD (填字母序号)。
A.m点时,看到的现象是锥形瓶内产生明显气泡
B.过氧化氢分解会放出热量
C.加入CuCl2溶液后,双氧水立即迅速分解
D.曲线AB最终对应的压强相同,说明催化剂不影响产物的质量
图1 图2
探究二:CuCl2溶液中哪种粒子对过氧化氢溶液的分解起催化作用?
【查阅资料】CuCl2溶液中含有H2O、Cu2+、Cl-。
【提出猜想】(4)猜想一:H2O;猜想二:Cu2+;猜想三:Cl- 。
(5)同学们认为猜想一肯定是错误的,原因是过氧化氢溶液中本身就含有水 。
【实验探究】
实验步骤
实验现象
其他条件不变,向过氧化氢溶液中加入a溶液
立即产生大量气泡
其他条件不变,向过氧化氢溶液中加入b溶液
无明显变化
其他条件不变,向过氧化氢溶液中加入NaCl溶液
无明显变化
(6)a溶液和b溶液的组合可能是AC (填字母序号)。
A.CuSO4、Na2SO4
B.KCl、CuSO4
C.Cu(NO3)2、NaNO3
【得出结论】猜想二正确。
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