Question

6．實驗探究題
（a）為探究催化劑的種類對氯酸鉀分解速率的影響，甲設計以下對比實驗：
①將3.0克氯酸鉀和1.0克二氧化錳均勻混合加熱；
②將3.0克氯酸鉀和1.0克氧化銅均勻混合加熱．
在相同溫度下，比較兩組實驗產生氧氣的快慢．
【猜想】除二氧化錳，氧化銅外，氧化鐵也可以做氯酸鉀分解的催化劑．
按下表進行實驗：測定分解溫度（分解溫度越低，催化效果越好） 

實驗編號	實驗藥品	分解溫度/℃
①	氯酸鉀	580
②	氯酸鉀、二氧化錳（質量比1：1）	350
③	氯酸鉀、氧化銅（質量比1：1）	370
④	氯酸鉀、氧化鐵（質量比1：1）	390

問題一：由實驗①與實驗④對比，證明猜想合理．實驗所用的三種物質，催化效果最好的是二氧化錳．
（b）以下是某研究小組探究影響化學反應快慢的一些因素的相關數據（常溫通常指20℃）

實驗序號	過氧化氫溶液濃度/%	過氧化氫溶液質量/g	溫度/℃	二氧化錳用量/g	氧氣體積/mL	反應所需時間/s
①	5	12	20	0.2	125	11
②	30	12	20	0.2	125	2
③	30	12	40	0	125	148
④	30	12	90	0	125	82

問題二：（1）寫出以上反應的文字或符號表達式過氧化氫$\stackrel{MnO_2}{→}$水+氧氣或2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
（2）通過對比實驗①和②可知，化學反應快慢與過氧化氫溶液濃度有關；通過對比實驗③和④可知，化學反應快慢與溫度有關．
（3）由上述實驗可知，實驗室用過氧化氫制取氧氣的最合適的條件是序號①．
（4）本實驗中測量氧氣體積的裝置（如圖）應該選擇：C．（填字母）
 
問題三：查閱資料得知，氧化銅、硫酸銅、豬肝、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑．下列有關催化劑的說法中正確的是B．
A．二氧化錳只能作過氧化氫溶液分解的催化劑
B．同一個化學反應可以有多種催化劑
C．催化劑只能加快化學反應的速率
D．用作催化劑的物質不可能是其他反應的反應物或生成物．

Answer 1

分析 問題一、根據加入催化劑氯酸鉀分解的溫度分析；
問題二、（1）根據用過氧化氫制取氧氣的反應寫出反應的文字或符號表達式；
（2）根據表中的數據進行對比分析影響反應速率的因素；
（3）根據實驗室操作簡便且制取氣體易收集的原則分析選擇即可；
（4）根據氧氣的密度和實驗裝置的特點分析；
問題三、根據催化劑的特點分析判斷．

解答 解：問題一、由表中中的數據可知，實驗所用的三種物質中二氧化錳是使氯酸鉀分解的溫度最低，催化效果最好．
問題二、（1）由題意可知，制取氧氣的反應的文字或符號表達式是：過氧化氫$\stackrel{MnO_2}{→}$水+氧氣或2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）通過對比實驗①和②可知，化學反應快慢與過氧化氫溶液濃度有關；通過對比實驗③和④可知，化學反應快慢與溫度有關．
（3）實驗室用過氧化氫制取氧氣要求反應簡便易操作，所以采用不加熱而加催化劑的方法進行較合適，從易于收集的角度反應的速度不能太快也不能太慢，所以最合適的條件是20℃時5%過氧化氫溶液中加入少量二氧化錳．
（4）由于氧氣的密度小于水的密度，所以實驗中測量O₂體積的裝置應該選擇C；
問題三、A．MnO₂不只作過氧化氫溶液分解的催化劑，還能作其它反應的催化劑，例如氯酸鉀受熱分解制取氧氣，也可以用二氧化錳作催化劑，故A錯誤；
B．同一個化學反應可以有多種催化劑，故B正確；
C．催化劑能改變化學反應的速率，而不是只能加快，還可能減慢化學反應速率，故C錯誤；
D．用作催化劑的物質可能是其他反應的反應物或生成物，例如二氧化錳也是高錳酸鉀受熱分解制取氧氣的生成物，故D錯誤．
故答為：
問題一：二氧化錳；
問題二：（1）過氧化氫$\stackrel{MnO_2}{→}$水+氧氣或2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）過氧化氫溶液的濃度；④
（3）①；（4）C；
問題三：B

點評 此題考查了催化劑的特點與催化作用，以及實驗室中制取氧氣的反應原理來解答此題，鍛煉了學生分析問題解決問題能力．