2021年10月6日,諾貝爾化學(xué)獎名單公布。本杰明?李斯特和戴維?麥克米倫因在“發(fā)展不對稱有機催化”方面作出的卓越貢獻而獲獎,催化劑在生產(chǎn)、生活和科研中的地位越來越重要?;瘜W(xué)興趣小組以“催化劑”為主題,進行大單元學(xué)習(xí)。
活動一:驗證二氧化錳能催化過氧化氫的分解。
某同學(xué)用電子天平稱取1.0g二氧化錳,按照如圖步驟進行探究活動。
(1)說明二氧化錳能加快過氧化氫分解速率的實驗現(xiàn)象是
實驗①中沒有氣泡產(chǎn)生,且?guī)Щ鹦堑哪緱l不復(fù)燃,而實驗③中有氣泡產(chǎn)生,且?guī)Щ鹦堑哪緱l復(fù)燃
實驗①中沒有氣泡產(chǎn)生,且?guī)Щ鹦堑哪緱l不復(fù)燃,而實驗③中有氣泡產(chǎn)生,且?guī)Щ鹦堑哪緱l復(fù)燃
。上述步驟中,對比步驟 ③④
③④
(填步驟序號),說明二氧化錳化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后沒有改變。步驟⑤稱量二氧化錳質(zhì)量仍為1.0g。
得出結(jié)論:二氧化錳是過氧化氫分解的催化劑。
活動二:探究影響過氧化氫分解速率的因素
【猜想假設(shè)】猜想1:催化劑的種類
猜想2:過氧化氫溶液的濃度
猜想3:溫度
【實驗探究】學(xué)生利用如圖1所示裝置,用相同體積的過氧化氫溶液(40mL),以收集50mL的氣體為標準,比較反應(yīng)的快慢,實驗方案如表所示:
序號 |
溫度/℃ |
過氧化氫溶液濃度 |
1g催化劑 |
時間/s |
1 |
20 |
5% |
二氧化錳 |
36 |
2 |
20 |
10% |
二氧化錳 |
14 |
3 |
20 |
5% |
氧化銅 |
x |
4 |
80 |
5% |
二氧化錳 |
28 |
(2)寫出實驗3發(fā)生反應(yīng)的文字表達式
。
(3)對比實驗1和3的數(shù)據(jù),得出二氧化錳的催化效果比氧化銅強的實驗依據(jù)是
x>36
x>36
。
部分為附加題:共3分,試卷總分不超過40分
【拓展延伸】在實驗3中,學(xué)生將注射器換成了壓強傳感器,測得了實驗過程中裝置內(nèi)壓強隨時間的變化如圖2所示。實驗過程中,學(xué)生觸摸錐形瓶外壁,有發(fā)燙的感覺,至反應(yīng)結(jié)束后,發(fā)生裝置的溫度慢慢趨于常溫。
(4)根據(jù)實驗探究推知,過氧化氫分解過程中
放出
放出
(填“吸收”或“放出”)熱量。
(5)分析圖2發(fā)現(xiàn):反應(yīng)速率在不斷發(fā)生改變。反應(yīng)過程中從開始到結(jié)束影響反應(yīng)速率的因素有
溫度、過氧化氫溶液濃度
溫度、過氧化氫溶液濃度
(填2種)。
(6)圖2中,CD段壓強降低的主要原因是:
完全反應(yīng)后不再放熱,溫度降低
完全反應(yīng)后不再放熱,溫度降低
。
【答案】實驗①中沒有氣泡產(chǎn)生,且?guī)Щ鹦堑哪緱l不復(fù)燃,而實驗③中有氣泡產(chǎn)生,且?guī)Щ鹦堑哪緱l復(fù)燃;③④;過氧化氫
水+氧氣;x>36;放出;溫度、過氧化氫溶液濃度;完全反應(yīng)后不再放熱,溫度降低