5 新趋势 项目式学习 某小组以“探究催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。将适量淀粉放入过氧化氢溶液中,过氧化氢溶液的分解速率加快。因此,该小组同学进行了如下探究:
【提出问题】淀粉能否作过氧化氢分解的催化剂?
【作出猜想】淀粉能作过氧化氢分解的催化剂。
【实验验证】(1) 完成下列探究:

(2) 写出 B 中过氧化氢反应的文字表达式:
【实验拓展】该小组设计了如图所示的装置对比淀粉与二氧化锰的催化效果,实验均以生成 25 mL气体为准,其他可能的影响因素忽略不计,相关数据如表:

(3) 上述实验中“待测数据”是指
(4) 有同学认为,过氧化氢溶液的浓度也会影响分解速率,请你设计一个实验方案证明他的猜想:
【提出问题】淀粉能否作过氧化氢分解的催化剂?
【作出猜想】淀粉能作过氧化氢分解的催化剂。
【实验验证】(1) 完成下列探究:
(2) 写出 B 中过氧化氢反应的文字表达式:
过氧化氢$\xrightarrow{淀粉}$水+氧气
。【实验拓展】该小组设计了如图所示的装置对比淀粉与二氧化锰的催化效果,实验均以生成 25 mL气体为准,其他可能的影响因素忽略不计,相关数据如表:
(3) 上述实验中“待测数据”是指
收集25 mL气体所需的时间
;若$x>y$,则可得出的结论是二氧化锰的催化效果比淀粉好
。(4) 有同学认为,过氧化氢溶液的浓度也会影响分解速率,请你设计一个实验方案证明他的猜想:
取两支试管,分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20 mL 5%过氧化氢溶液,再分别加入0.5 g二氧化锰,测量并记录反应生成25 mL氧气所需的时间(合理答案均可)
。答案
5. (1) 氧气 a 质量 化学性质
(2) 过氧化氢$\xrightarrow{淀粉}$水+氧气
(3) 收集25 mL气体所需的时间 二氧化锰的催化效果比淀粉好
(4) 取两支试管,分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20 mL 5%过氧化氢溶液,再分别加入0.5 g二氧化锰,测量并记录反应生成25 mL氧气所需的时间(合理答案均可)
(2) 过氧化氢$\xrightarrow{淀粉}$水+氧气
(3) 收集25 mL气体所需的时间 二氧化锰的催化效果比淀粉好
(4) 取两支试管,分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20 mL 5%过氧化氢溶液,再分别加入0.5 g二氧化锰,测量并记录反应生成25 mL氧气所需的时间(合理答案均可)
解析
【分析】要判断淀粉能否作为过氧化氢分解的催化剂,需紧扣催化剂的定义:能改变其他物质的化学反应速率,且本身的质量和化学性质在反应前后不变。实验验证环节围绕这三点设计;对比淀粉与二氧化锰的催化效果时,采用控制变量法,生成相同体积气体所需时间越短,催化效果越好;验证过氧化氢浓度对分解速率的影响时,需控制除浓度外的其他变量相同,通过测量生成相同体积气体的时间判断速率变化。
【解析】
(1) 淀粉可加快过氧化氢分解,产生氧气;验证催化剂需确认反应前后物质的质量和化学性质不变,故依次填氧气、a、质量、化学性质;
(2) 过氧化氢在淀粉催化下分解为水和氧气,文字表达式为:过氧化氢$\xrightarrow{淀粉}$水+氧气;
(3) 对比催化效果时,以生成25 mL气体为准,待测数据是收集25 mL气体所需的时间;若淀粉组时间x大于二氧化锰组时间y,说明二氧化锰催化效果更好;
(4) 验证浓度影响需控制其他变量相同,仅改变过氧化氢浓度,实验方案为:取两支试管,分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20 mL 5%过氧化氢溶液,再分别加入0.5 g二氧化锰,测量并记录反应生成25 mL氧气所需的时间(合理即可)。
【答案】5. (1) 氧气 a 质量 化学性质;(2) 过氧化氢$\xrightarrow{淀粉}$水+氧气;(3) 收集25 mL气体所需的时间 二氧化锰的催化效果比淀粉好;(4) 取两支试管,分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20 mL 5%过氧化氢溶液,再分别加入0.5 g二氧化锰,测量并记录反应生成25 mL氧气所需的时间(合理答案均可)
【知识点】催化剂概念、过氧化氢分解、控制变量法
【点评】本题围绕催化剂核心概念展开,通过实验验证和对比实验考查学生对催化剂“一变两不变”的理解,以及控制变量法在实验设计中的应用,是初中化学探究实验的典型题型,注重学生实验分析与设计能力的考查。
【难度系数】0.5
【解析】
(1) 淀粉可加快过氧化氢分解,产生氧气;验证催化剂需确认反应前后物质的质量和化学性质不变,故依次填氧气、a、质量、化学性质;
(2) 过氧化氢在淀粉催化下分解为水和氧气,文字表达式为:过氧化氢$\xrightarrow{淀粉}$水+氧气;
(3) 对比催化效果时,以生成25 mL气体为准,待测数据是收集25 mL气体所需的时间;若淀粉组时间x大于二氧化锰组时间y,说明二氧化锰催化效果更好;
(4) 验证浓度影响需控制其他变量相同,仅改变过氧化氢浓度,实验方案为:取两支试管,分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20 mL 5%过氧化氢溶液,再分别加入0.5 g二氧化锰,测量并记录反应生成25 mL氧气所需的时间(合理即可)。
【答案】5. (1) 氧气 a 质量 化学性质;(2) 过氧化氢$\xrightarrow{淀粉}$水+氧气;(3) 收集25 mL气体所需的时间 二氧化锰的催化效果比淀粉好;(4) 取两支试管,分别加入20 mL 3%过氧化氢溶液、20 mL 5%过氧化氢溶液,再分别加入0.5 g二氧化锰,测量并记录反应生成25 mL氧气所需的时间(合理答案均可)
【知识点】催化剂概念、过氧化氢分解、控制变量法
【点评】本题围绕催化剂核心概念展开,通过实验验证和对比实验考查学生对催化剂“一变两不变”的理解,以及控制变量法在实验设计中的应用,是初中化学探究实验的典型题型,注重学生实验分析与设计能力的考查。
【难度系数】0.5
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