3. (2025·无锡)设计数字化实验探究过氧化氢的分解(见下表)，图中曲线$a$、$b$、$c$分别表示实验①②③装置内气体压强与时间的关系。下列由实验得出的结论错误的是（）


A.$H_{2}O_{2}$在常温下分解缓慢
B.$FeCl_{3}$和$MnO_{2}$都能使$H_{2}O_{2}$分解加速
C.$MnO_{2}$使$H_{2}O_{2}$分解加速的效果比$FeCl_{3}$好
D.实验②和③中，等质量的$H_{2}O_{2}$完全分解产生氧气的质量不相等

3.D

【分析】
要判断各选项结论是否正确，需结合实验变量和催化剂的性质分析：实验①为常温下无催化剂的过氧化氢分解，分解缓慢，压强变化小；实验②加FeCl₃、实验③加MnO₂，均为催化剂，能加快分解，压强上升更快，且MnO₂的催化效果优于FeCl₃（曲线③压强上升比②快）。催化剂仅改变化学反应速率，不改变生成物质量，据此分析选项。
【解析】
逐一分析选项：
A. 实验①为常温下H₂O₂分解，曲线显示压强变化小，说明分解缓慢，结论正确；
B. 实验②（加FeCl₃）和③（加MnO₂）的压强上升速率远快于实验①，说明两种物质均能加快H₂O₂分解，结论正确；
C. 曲线③的压强上升比曲线②更快，说明MnO₂使H₂O₂分解加速的效果比FeCl₃好，结论正确；
D. 催化剂仅改变化学反应速率，不改变生成物质量，等质量的H₂O₂完全分解，产生氧气的质量相等，该结论错误，符合题目要求。
【答案】
D
【知识点】
催化剂的性质、过氧化氢分解反应
【点评】
本题结合数字化实验曲线，考查催化剂的核心性质，需学生从曲线分析反应速率差异，并掌握催化剂的基本概念，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6

4. 某兴趣小组在学习了过氧化氢分解制氧气的实验后，知道二氧化锰在此反应中起催化作用。同学们讨论还有哪些因素与化学反应速率有关。
【任务一】探究氧化铜(CuO)能否对过氧化氢的分解起催化作用
(1)图1实验中观察到:试管A中的小木条；试管B中的小木条复燃。得出结论:氧化铜能加快过氧化氢的分解速率。
(2)同学们讨论后，认为要确定氧化铜对此反应有催化作用，还须探究反应前后氧化铜的和不变。
【任务二】探究二氧化锰和氧化铜对过氧化氢分解的催化效果
同学们为了比较二氧化锰和氧化铜对过氧化氢分解的催化效果，用如图2所示的装置进行了两次实验，在试管中分别加入等质量的二氧化锰和氧化铜，分别将注射器内盛有的30 mL5%的过氧化氢溶液全部注入试管中，再利用注射器收集生成的氧气，收集到的氧气的体积和时间的关系如图3所示。

(3)在检查装置的气密性后，小组同学开始实验时注入过氧化氢溶液的方法是(填序号)。
A. 快速推动注射器活塞
B. 缓慢推动注射器活塞
(4)实验中，U形管内红墨水液面左边下降，右边上升，出现该现象的原因是。
(5)为了比较两种催化剂的催化效果，实验中除了记录注射器内收集到的氧气的体积，还需要记录。
(6)通过图3除了能得出二氧化锰的催化效果比氧化铜好，还能得出的结论是。
(7)由氧化铜作催化剂的反应，在$t_1 ∼ t_2$时间段里反应速率逐渐变慢，原因是。
【任务三】探究影响化学反应速率的其他因素

(8)探究催化剂的用量对过氧化氢分解速率的影响。图4装置中产生氧气的体积利用压强传感器测出(在等温条件下，产生氧气的体积与装置内压强成正比，反应能量变化忽略不计)。图5是“不同质量的二氧化锰与相同体积的3%的过氧化氢溶液混合”的实验结果，从图5中可以看出。
(9)由上述实验可知影响过氧化氢分解速率的因素有催化剂的种类、催化剂的用量等，除此之外请你再举出一个可能影响化学反应速率的因素:。
【实验拓展】
(10)同学们通过查阅资料还得知:氧化铁、硫酸铜、猪肝、马铃薯等也可以作过氧化氢分解的催化剂。下列有关催化剂的说法正确的是(填序号)。
A. 二氧化锰可作任何反应的催化剂
B. 同一个反应可能有多种催化剂
C. 没有催化剂，化学反应不能发生
D. 催化剂能改变其他物质的化学反应速率
E. 加入催化剂能增大生成物的质量

4. (1)不复燃 (2)质量 化学性质 (3)A (4)过氧化氢分解放出热量,外部大试管中的气体受热膨胀 (5)收集氧气所用的时间 (6)催化剂不能改变生成氧气的质量 (7)过氧化氢溶液的浓度变小 (8)其他实验条件相同时,加入二氧化锰的质量越大,过氧化氢分解速率越快 (9)温度(或反应物之间的接触面积) (10)BD

【分析】
本题围绕过氧化氢分解的催化作用及影响反应速率的因素展开，解题思路如下：
1. 任务一：探究CuO是否为过氧化氢分解的催化剂，需通过对比实验（加CuO与不加CuO）判断速率变化，再依据催化剂“一变两不变”的特征（改变反应速率，反应前后质量和化学性质不变），确定需验证的量；
2. 任务二：比较MnO₂和CuO的催化效果，需控制变量，注入过氧化氢时要快速避免误差；U形管液面变化源于反应放热使气体膨胀；催化效果可通过“相同时间收集氧气体积”或“收集相同体积氧气的时间”判断；图3最终氧气体积相同，说明催化剂不改变生成物质量；反应后期速率慢因反应物浓度降低；
3. 任务三：探究催化剂用量的影响，从图5分析质量与速率的关系，再列举其他影响反应速率的因素；
4. 实验拓展：依据催化剂的概念，逐一分析选项的正误。
【解析】
(1) 试管A中未加入CuO，过氧化氢分解速率慢，产生氧气量少，带火星的小木条不复燃；
(2) 催化剂的核心特征是“一变两不变”，即改变反应速率，反应前后质量和化学性质保持不变，因此需探究反应前后CuO的质量和化学性质是否不变；
(3) 实验时需快速推动注射器活塞，避免过氧化氢未完全注入时就产生氧气，导致收集氧气体积的测量误差，故选A；
(4) 过氧化氢分解为放热反应，外部大试管内的气体受热膨胀，压强增大，因此U形管内红墨水液面左边下降、右边上升；
(5) 比较两种催化剂的催化效果时，除记录收集氧气的体积外，还需记录收集相同体积氧气所用的时间（或相同时间内收集氧气的体积）；
(6) 图3中最终收集到的氧气体积相同，说明催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的质量；
(7) t₁～t₂时间段内，过氧化氢不断被消耗，溶液中过氧化氢的浓度逐渐减小，反应速率随之变慢；
(8) 由图5可知，在其他实验条件相同时，加入二氧化锰的质量越大，相同时间内产生氧气的体积越大，即过氧化氢分解速率越快；
(9) 影响化学反应速率的因素除催化剂种类、用量外，还有温度、反应物之间的接触面积等；
(10) 分析选项：A错误，MnO₂不是所有反应的催化剂；B正确，同一个反应可使用多种催化剂；C错误，无催化剂时反应也能发生；D正确，催化剂能改变其他物质的化学反应速率；E错误，催化剂不改变生成物质量，故选BD。
【答案】
4. (1)不复燃 (2)质量 化学性质 (3)A (4)过氧化氢分解放出热量,外部大试管中的气体受热膨胀 (5)收集氧气所用的时间 (6)催化剂不能改变生成氧气的质量 (7)过氧化氢溶液的浓度变小 (8)其他实验条件相同时,加入二氧化锰的质量越大,过氧化氢分解速率越快 (9)温度(或反应物之间的接触面积) (10)BD
【知识点】
催化剂的概念、影响化学反应速率的因素、过氧化氢分解实验
【点评】
本题以过氧化氢分解为探究载体，综合考查催化剂的核心特征、实验控制变量法、反应现象分析等，是化学实验探究的典型题型，注重学生对基础知识的理解应用与实验分析能力，符合初中化学实验探究的考查要求。
【难度系数】
0.6