Question

17．某興趣小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的條件進(jìn)行如下探究實(shí)驗(yàn)．
【提出問(wèn)題】①氧化銅是否也能作氯酸鉀分解的催化劑？它是否比二氧化錳催化效果更好？
設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】
Ⅰ．將3.0g氯酸鉀放在試管中加熱
Ⅱ．將3.0g氯酸鉀與1.0g二氧化錳均勻混合加熱
Ⅲ．將x g氯酸鉀與1.0g氯化銅均勻混合加熱
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】
Ⅲ中x的值應(yīng)為3.0g，將實(shí)驗(yàn)Ⅰ和Ⅲ比較可證明CuO能否改變KClO₃分解的速率，將實(shí)驗(yàn)Ⅲ反應(yīng)后的固體加水溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥，若稱量得到1.0g黑色粉末，再將黑色粉末和xg氯酸鉀混合加熱，現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)Ⅲ相同，此步驟是為了證明氧化銅在該化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變．
【結(jié)論】氧化銅還能作氯酸鉀分解的催化劑，請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的化學(xué)反應(yīng)文字表達(dá)式氯酸鉀$→_{加熱}^{氧化銅}$氯化鉀+氧氣
【實(shí)驗(yàn)反思】實(shí)驗(yàn)Ⅱ和Ⅲ對(duì)比是為了證明CuO對(duì)KClO₃的催化效果是否比MnO₂更好
【提出問(wèn)題】②雙氧水分解速度還和什么因素有關(guān)
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】

	雙氧水的質(zhì)量	雙氧水的濃度	MnO2的質(zhì)量	相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生產(chǎn)生O2體積
Ⅰ	50.0g	1%	0.1g	9mL
Ⅱ	50.0g	2%	0.1g	16mL
Ⅲ	50.0g	4%	0.1g	31mL

本實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量O₂體積的裝置是C（填編號(hào)）


【結(jié)論】在相同條件下，雙氧水的濃度越大，雙氧水分解得越快．“分解過(guò)氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的催化作用”，以及“尋找新的催化劑”研究性實(shí)驗(yàn)，引起了化學(xué)探究小組的興趣．
【提出問(wèn)題】氧化鐵能否作過(guò)氧化氫溶液分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
Ⅰ．分別量取5mL5%過(guò)氧化氫溶液放入A、B 兩支試管中，向A試管中加入ag氧化鐵粉末，并分別在A、B兩支試管中插入帶火星木條，觀察現(xiàn)象．	A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無(wú)明顯現(xiàn)象
Ⅱ．待A試管中沒(méi)有現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，重新加入過(guò)氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)多次試驗(yàn)，觀察現(xiàn)象．	試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃
Ⅲ．將實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的剩余物小心過(guò)濾，并將所得濾渣進(jìn)行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量仍為ag．
Ⅳ．分別量取5mL5%過(guò)氧化氫溶液放入C、D 兩支試管中，向C試管中加入ag氧化鐵粉末，向D試管中加入ag二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象．

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒(méi)有發(fā)生變化，可以作過(guò)氧化氫分解的催化劑；
（3）寫出氧化鐵催化過(guò)氧化氫分解的化學(xué)方程式2H₂O₂ $\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】
（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) IV的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（2）若實(shí)驗(yàn)IV觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑．
【實(shí)驗(yàn)拓展】
查閱資料得知，CuO、CuSO₄、豬肝、馬鈴薯等也可以做過(guò)氧化氫溶液分解的催化劑．
下列有關(guān)催化劑的說(shuō)法中正確的是B．
AMnO₂只能作過(guò)氧化氫溶液分解的催化劑
B同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑
C催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率
D用作催化劑的物質(zhì)不可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物
E酶是一種重要的生物催化劑，它屬于糖類．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】
①根據(jù)已有的知識(shí)進(jìn)行分析，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)要注意控制變量；根據(jù)控制雙氧水的質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等才能比較出二氧化錳和氧化銅的催化效果分析．
Ⅱ、根據(jù)催化劑的定義進(jìn)行解答；
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】
②根據(jù)氣體短管進(jìn)長(zhǎng)管出才能排出試劑瓶中的水；根據(jù)表格數(shù)據(jù)即可得出影響反應(yīng)速率的因素．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）根據(jù)氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒(méi)有發(fā)生變化，可以作過(guò)氧化氫分解的催化劑進(jìn)行解答；
（3）根據(jù)氧化鐵催化過(guò)氧化氫分解生成水和氧氣進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】（1）根據(jù)二氧化錳也能做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑進(jìn)行解答；
（2）根據(jù)若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑進(jìn)行解答；
【實(shí)驗(yàn)拓展】根據(jù)催化劑的含義進(jìn)行解答．【解答】

解答 解：【提出問(wèn)題】①：氯酸鉀在二氧化錳的催化作用下加熱能快速的產(chǎn)生氧氣，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)要注意控制變量，故X為3.0；Ⅰ與Ⅲ比較證明了氧化銅也可以加快氯酸鉀的分解速率；根據(jù)催化劑的定義可以知道，要證明CuO能作為KClO₃分解的催化劑，則還要證明在化學(xué)反應(yīng)前后CuO的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有改變；實(shí)驗(yàn)Ⅲ中的化學(xué)反應(yīng)為：氯酸鉀$→_{加熱}^{氧化銅}$氯化鉀+氧氣；
【實(shí)驗(yàn)反思】Ⅱ與Ⅲ對(duì)比的目的是比較氧化銅與二氧化錳哪種物質(zhì)對(duì)氯酸鉀的催化作用更好；
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】
氣體短管進(jìn)長(zhǎng)管出才能排出試劑瓶中的水，所以應(yīng)該選擇c裝置作為實(shí)驗(yàn)裝置；
【結(jié)論】從表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知雙氧水濃度越大，分解得越快．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）氧氣具有助燃性，能使帶火星木條復(fù)燃，所以有實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，可知A中產(chǎn)生的氣體是氧氣；故填：氧氣；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ證明：氧化鐵的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均沒(méi)有發(fā)生變化，可以作過(guò)氧化氫分解的催化劑；故填：質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（3）氧化鐵催化過(guò)氧化氫分解生成水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；故填：2H₂O₂ $\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】（1）二氧化錳也能做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑，所以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（2）若實(shí)驗(yàn)Ⅳ觀察到D試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快，由此你可以得到的結(jié)論是二氧化錳更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑；故填：二氧化錳更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實(shí)驗(yàn)拓展】A．MnO₂不只能作為氧化氫溶液分解的催化劑，還可以作其他反應(yīng)的催化劑，故A錯(cuò)誤；
B．根據(jù)題目的信息可知同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑不只是加快化學(xué)反應(yīng)的速率，還能減慢化學(xué)反應(yīng)的速率，故C錯(cuò)誤；
D．用作催化劑的物質(zhì)可能是其它反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物，例如二氧化錳是高錳酸鉀受熱分解制氧氣的生成物，故D錯(cuò)誤；
E．酶是一種重要的生物催化劑，它不屬于糖類，故E錯(cuò)誤．故選：B．
故答案為：【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析】3.0g；CuO能否改變KClO₃分解的速率；質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
【結(jié)論】氯酸鉀$→_{加熱}^{氧化銅}$氯化鉀+氧氣；
【實(shí)驗(yàn)反思】CuO對(duì)KClO₃的催化效果是否比MnO₂更好；
【設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)】C；
【結(jié)論】快．
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）氧氣；
（2）質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（3）2H₂O₂ $\frac{\underline{\;Fe_{2}O_{3}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
【實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)】（1）氧化鐵與二氧化錳哪一個(gè)更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
（2）二氧化錳更適合做過(guò)氧化氫分解生成氧氣的催化劑；
【實(shí)驗(yàn)拓展】B．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了二氧化錳和氧化銅在過(guò)氧化氫制氧氣中的催化作用，側(cè)重實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和分析能力的考查�?/p>