1.催化劑是重要的反應(yīng)條件之一。德國(guó)科學(xué)家李斯特和美國(guó)科學(xué)家麥克米蘭因在“不對(duì)稱有機(jī)催化”上的突破性貢獻(xiàn),榮獲2021年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
(一)認(rèn)識(shí)催化劑的應(yīng)用
(1)1817年,化學(xué)家戴維發(fā)現(xiàn):煤氣(主要含一氧化碳)與空氣在高溫的鉑絲表面持續(xù)反應(yīng),生成二氧化碳,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的符號(hào)表達(dá)式
。欲證明鉑絲作為此反應(yīng)的催化劑,除了證明能改變?cè)摲磻?yīng)的反應(yīng)速率外,還需要提供的證據(jù)是鉑絲的質(zhì)量和
在反應(yīng)前后不變。
(2)常溫下,氫氣和氧氣在催化劑鉑表面反應(yīng)的部分微觀過程如圖所示。
根據(jù)圖,選擇正確選項(xiàng)并排序
(填序號(hào))。
A.每個(gè)羥基結(jié)合1個(gè)氫原子構(gòu)成1個(gè)水分子
B.1個(gè)氧原子和1個(gè)氫原子結(jié)合成1個(gè)羥基
C.氫分子和氧分子分別分裂為氫原子、氧原子
D.1個(gè)氧原子和2個(gè)氫原子直接結(jié)合成1個(gè)水分子
(3)工業(yè)上制氫氣可利用水煤氣法,反應(yīng)的原理是在銅的催化以及高溫條件下,碳和水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和物質(zhì)X,則物質(zhì)X中肯定含有的元素為
。
(二)探究不同催化劑的催化效果
查閱資料得知,紅磚粉也可以催化過氧化氫的分解。那么,紅磚粉催化的效果怎么樣呢?小東同學(xué)設(shè)計(jì)了如下四個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖,每次實(shí)驗(yàn)均用30mL10%的H
2O
2溶液,測(cè)定收集到100mL氧氣所用時(shí)間,結(jié)果見下表。
序號(hào) |
催化劑 |
收集100mL氧氣所用的時(shí)間 |
1 |
無 |
2小時(shí) |
2 |
0.1g二氧化錳 |
4秒 |
3 |
0.1g紅磚粉 |
6秒 |
4 |
0.2g二氧化錳 |
3秒 |
(4)請(qǐng)寫出用實(shí)驗(yàn)2的符號(hào)表達(dá)式
。
(5)二氧化錳和紅磚粉相比較,催化效果較好的是
。
(6)分析表中的數(shù)據(jù),還能得到的結(jié)論是
。
(7)若要檢驗(yàn)塑料注射器收集到的氣體是氧氣,方法是
。
(三)探究生物體內(nèi)的催化劑
酶是生物催化劑,能催化生物體內(nèi)的反應(yīng)。人體和胡蘿卜等植物的細(xì)胞中都含過氧化氫酶,其能加快過氧化氫分解速率。
小熊同學(xué)為了探究溫度如何影響胡蘿卜汁對(duì)過氧化氫分解的催化效果,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。
(注:在不加催化條件下,60℃以下時(shí),溫度對(duì)過氧化氫分解速率無影響。)
Ⅰ.兩支試管中分別加入胡蘿卜汁和5%過氧化氫溶液;
Ⅱ.將Ⅰ中的試管放入盛有0℃水的燒杯內(nèi),恒定試管及反應(yīng)物的溫度;
Ⅲ.5min以后,把過氧化氫溶液倒入裝有胡蘿卜汁的試管中,稍微振蕩,使胡蘿卜汁跟過氧化氫溶液均勻混合;
Ⅳ.將Ⅲ中的試管放回原燒杯,恒溫6min,反應(yīng)時(shí)試管內(nèi)的混合物會(huì)出現(xiàn)泡沫,產(chǎn)生的氧氣越多,泡沫越高;
Ⅴ.用刻度尺測(cè)量試管中泡沫狀混合物的高度;
Ⅵ.按上述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分別測(cè)定20℃、35℃、55℃時(shí)泡沫狀混合物的高度。
每個(gè)溫度下的實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次,取平均值,得到的數(shù)據(jù)見下表。
實(shí)驗(yàn)編號(hào) |
反應(yīng)物的溫度 |
混合恒溫6min時(shí),泡沫的高度(cm) |
A |
0℃ |
1.7 |
B |
20℃ |
3.8 |
C |
35℃ |
6.5 |
D |
55℃ |
2.1 |
(8)為了測(cè)定實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,該實(shí)驗(yàn)過程中還需要控制的條件有
(答出一條即可)。
(9)根據(jù)所給的信息和上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,請(qǐng)從酶的角度推測(cè)人體的溫度恒定在37℃左右的原因是
。