8. 小雨在做分解过氧化氢制氧气的实验时不小心把过氧化氢溶液洒到了水泥地上,意外发现地上立即产生大量的气泡,她对这一现象产生了探究兴趣。
【提出问题】
①除二氧化锰外,水泥块能否作过氧化氢分解的催化剂?
②水泥块的催化效果是否比二氧化锰更好?
【设计实验】小雨以收集等体积氧气所需的时间为标准,设置了下列三组实验(其他可能影响实验的因素均忽略)。

(1)加入水泥块的质量为
(2)对比实验②和实验①,得到的实验结论是
(3)为进一步探究该反应中水泥块是否作为催化剂,将实验②反应后的混合物过滤、洗涤、干燥、称量,这样做的目的是
(4)通过对比实验②和实验③可得,

(5)上述实验中收集氧气及测定氧气体积的装置如图1所示,与c相连的是
(6)利用数据传感技术可以直观地比较气体的生成速率。小芳利用图2所示装置测得实验①③瓶内气压随时间的变化情况如图3所示,可判断曲线
【提出问题】
①除二氧化锰外,水泥块能否作过氧化氢分解的催化剂?
②水泥块的催化效果是否比二氧化锰更好?
【设计实验】小雨以收集等体积氧气所需的时间为标准,设置了下列三组实验(其他可能影响实验的因素均忽略)。
(1)加入水泥块的质量为
0.5
g。(2)对比实验②和实验①,得到的实验结论是
水泥块能加大过氧化氢分解的速率
。(3)为进一步探究该反应中水泥块是否作为催化剂,将实验②反应后的混合物过滤、洗涤、干燥、称量,这样做的目的是
验证反应前后水泥块的质量是否发生变化
;同时还需验证反应前后水泥块的化学性质
不变,才能证明水泥块是此反应的催化剂。请写出实验②发生反应的文字表达式:过氧化氢$\xrightarrow{水泥块}$水+氧气
。(4)通过对比实验②和实验③可得,
二氧化锰
对过氧化氢分解的催化效果更好。(5)上述实验中收集氧气及测定氧气体积的装置如图1所示,与c相连的是
a
(填“a”或“b”)端。(6)利用数据传感技术可以直观地比较气体的生成速率。小芳利用图2所示装置测得实验①③瓶内气压随时间的变化情况如图3所示,可判断曲线
n
(填“m”或“n”)表示实验①所得曲线,请用实线在图3中补上实验②所得曲线。答案
8.(1)0.5
(2)水泥块能加大过氧化氢分解的速率
(3)验证反应前后水泥块的质量是否发生变化 化学性质 过氧化氢$\xrightarrow{水泥块}$水+氧气
(4)二氧化锰
(5)a
(6)n
解析
【分析】
本题是过氧化氢分解的催化剂探究实验题,解题需结合控制变量法、催化剂的核心特征(改变反应速率,反应前后质量和化学性质不变)、反应速率与气压的关系等知识。思路:1. 控制变量法要求除催化剂种类外,其他条件(如催化剂质量)需一致,解决质量问题;2. 对比有无催化剂的实验,判断催化剂对反应速率的影响;3. 验证催化剂需从“质量不变”“化学性质不变”两方面入手;4. 对比不同催化剂的实验,判断催化效果;5. 排水法测气体体积时,利用气体密度小于水的特点确定连接端;6. 反应速率越快,相同时间内气压越高,据此判断曲线对应实验并补画曲线。
【解析】
(1) 实验设计遵循控制变量法,除催化剂种类不同外,催化剂质量需相同,因此加入水泥块的质量为0.5g。
(2) 实验①无催化剂,实验②加水泥块,对比可知加入水泥块后过氧化氢分解速率加快,结论为水泥块能加快过氧化氢分解的速率。
(3) 催化剂需满足反应前后质量和化学性质不变,因此反应后处理水泥块是为验证其质量是否改变;还需验证化学性质不变才能确定是催化剂;实验②的反应文字表达式为:$\mathrm{过氧化氢}\xrightarrow{\mathrm{水泥块}}\mathrm{水}+\mathrm{氧气}$。
(4) 对比实验②(水泥块)和实验③(二氧化锰),相同时间内实验③产生气体更快,说明二氧化锰的催化效果更好。
(5) 排水法测氧气体积时,氧气从短管进、水从长管出,因此与c相连的是a端。
(6) 实验①无催化剂,反应速率最慢,气压上升最慢,对应曲线n;实验②(水泥块)速率介于两者之间,补画的实线在m和n之间,上升速度比n快、比m慢,最终与两者重合。
【答案】
8.(1)0.5
(2)水泥块能加大过氧化氢分解的速率
(3)验证反应前后水泥块的质量是否发生变化 化学性质 过氧化氢$\xrightarrow{水泥块}$水+氧气
(4)二氧化锰
(5)a
(6)n
【知识点】
催化剂的概念、过氧化氢分解反应、控制变量法
【点评】
本题为初中化学重点实验探究题,综合考查催化剂的核心特征、实验设计的控制变量原则、反应速率与气压的关系,需学生掌握基础实验逻辑,是中等难度的常规题型。
【难度系数】
0.6
本题是过氧化氢分解的催化剂探究实验题,解题需结合控制变量法、催化剂的核心特征(改变反应速率,反应前后质量和化学性质不变)、反应速率与气压的关系等知识。思路:1. 控制变量法要求除催化剂种类外,其他条件(如催化剂质量)需一致,解决质量问题;2. 对比有无催化剂的实验,判断催化剂对反应速率的影响;3. 验证催化剂需从“质量不变”“化学性质不变”两方面入手;4. 对比不同催化剂的实验,判断催化效果;5. 排水法测气体体积时,利用气体密度小于水的特点确定连接端;6. 反应速率越快,相同时间内气压越高,据此判断曲线对应实验并补画曲线。
【解析】
(1) 实验设计遵循控制变量法,除催化剂种类不同外,催化剂质量需相同,因此加入水泥块的质量为0.5g。
(2) 实验①无催化剂,实验②加水泥块,对比可知加入水泥块后过氧化氢分解速率加快,结论为水泥块能加快过氧化氢分解的速率。
(3) 催化剂需满足反应前后质量和化学性质不变,因此反应后处理水泥块是为验证其质量是否改变;还需验证化学性质不变才能确定是催化剂;实验②的反应文字表达式为:$\mathrm{过氧化氢}\xrightarrow{\mathrm{水泥块}}\mathrm{水}+\mathrm{氧气}$。
(4) 对比实验②(水泥块)和实验③(二氧化锰),相同时间内实验③产生气体更快,说明二氧化锰的催化效果更好。
(5) 排水法测氧气体积时,氧气从短管进、水从长管出,因此与c相连的是a端。
(6) 实验①无催化剂,反应速率最慢,气压上升最慢,对应曲线n;实验②(水泥块)速率介于两者之间,补画的实线在m和n之间,上升速度比n快、比m慢,最终与两者重合。
【答案】
8.(1)0.5
(2)水泥块能加大过氧化氢分解的速率
(3)验证反应前后水泥块的质量是否发生变化 化学性质 过氧化氢$\xrightarrow{水泥块}$水+氧气
(4)二氧化锰
(5)a
(6)n
【知识点】
催化剂的概念、过氧化氢分解反应、控制变量法
【点评】
本题为初中化学重点实验探究题,综合考查催化剂的核心特征、实验设计的控制变量原则、反应速率与气压的关系,需学生掌握基础实验逻辑,是中等难度的常规题型。
【难度系数】
0.6
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