15.C 某化学兴趣小组的同学为了比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，用如图Ⅰ所示的装置进行了两次实验。在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的30mL 5%的双氧水（过氧化氢溶液）注入试管中，利用注射器收集氧气，收集到氧气的体积和时间的关系如图Ⅱ所示。

(1)在检查装置的气密性后，小组同学开始实验时注入双氧水的方法是（填序号）。
A. 快速推注射器活塞
B. 缓慢推注射器活塞
(2)根据不同，可比较两种催化剂的催化效果，通过图Ⅱ除了能得出二氧化锰催化效果比氧化铜好，还能得出的结论是。
(3)由氧化铜催化的反应，$t_1$～$t_2$时间段反应速率逐渐变慢，原因可能是。
【拓展延伸】
同学们在老师的指导下设计实验继续探究。
(4)如图Ⅲ，向两支试管中分别加入等质量不同浓度的双氧水，再加上等质量、等浓度的氯化铁溶液，分别用压强传感器测定两支试管中气体压强变化，结果如图Ⅳ。
①为保证实验准确性，请你设计向两支试管中加入氯化铁溶液的具体操作：。
②从曲线中可以得出：氯化铁溶液对浓度（填“较大”或“较小”）的双氧水分解促进效果更好。

15.(1)A
(2)相同时间内注射器中氧气的体积 催化剂只能改变反应速率，不能改变生成氧气的总质量
(3)随着反应的进行，过氧化氢被消耗，$t_1∼ t_2$时间段过氧化氢的浓度较低
(4)①分别用注射器吸取等量、等浓度的氯化铁溶液同时注入两支试管中 ②较大

【分析】
这道题是探究不同催化剂对过氧化氢分解催化效果的实验题，核心用到控制变量的实验思路：
1. 第一问思考注入双氧水的操作：如果缓慢推活塞，注入过程中双氧水就会接触催化剂开始反应，生成的气体会推动注射器活塞，无法保证将全部30mL双氧水顺利注入试管，因此要快速推活塞。
2. 第二问比较催化效果的依据：催化效果越好，相同时间内生成的氧气体积就越大，因此可以通过相同时间内收集到的氧气体积判断催化效果；观察图II两条曲线最终的平台高度完全相同，说明最终生成的氧气总量相等，由此推导催化剂的作用特点。
3. 第三问分析反应速率变慢的原因：反应过程中过氧化氢不断被消耗，反应物的浓度会持续下降，反应物浓度越低，反应速率就越慢。
4. 第四问拓展实验的变量控制：要保证除了双氧水浓度之外，其他所有条件都一致，因此加入氯化铁溶液时要保证体积、浓度、加入时间都完全相同；对比图IV两条曲线，浓度更高的5%双氧水的气压上升更快，说明氯化铁对高浓度双氧水的分解促进效果更好。
【解析】
(1) 为了保证将注射器内全部30mL双氧水快速注入试管，避免缓慢推注时反应提前发生导致气体体积测量出现误差，需要快速推注射器活塞，因此选A。
(2) 催化效果的优劣可以通过相同时间内生成氧气的体积大小来判断，相同时间内得到的氧气体积越大，说明反应速率越快，催化剂催化效果越好；从图II可以看出，使用两种催化剂最终得到的氧气体积完全相等，说明催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成氧气的总质量。
(3) 随着反应的进行，过氧化氢不断被分解消耗，试管内过氧化氢的浓度逐渐降低，反应物浓度越小，反应速率越慢，因此$t_1$～$t_2$时间段反应速率逐渐变慢。
(4) ① 为了保证加入氯化铁溶液的量、加入时间完全一致，排除无关变量干扰，具体操作是：分别用注射器吸取等量、等浓度的氯化铁溶液同时注入两支试管中。
② 从图IV的曲线可以看出，相同反应时间下，浓度为5%的双氧水对应的试管气压上升幅度远大于2%的双氧水，说明氯化铁溶液对浓度较大的双氧水分解促进效果更好。
【答案】
(1) A
(2) 相同时间内注射器中氧气的体积；催化剂只能改变反应速率，不能改变生成氧气的总质量
(3) 随着反应的进行，过氧化氢被消耗，$t_1∼ t_2$时间段过氧化氢的浓度较低
(4) ① 分别用注射器吸取等量、等浓度的氯化铁溶液同时注入两支试管中 ② 较大
【知识点】
催化剂的性质，反应速率影响因素，控制变量法
【点评】
本题围绕过氧化氢分解的催化效果探究展开，结合常规实验装置和数字化压强传感器的图像分析，重点考察了控制变量实验设计的核心逻辑，同时深化了对催化剂“只改速率不改生成物总量”特点的理解，部分学生容易在实验操作设计环节遗漏“同时注入”的要点，需要强化对单一变量原则的落实。
【难度系数】
0.6