登录
10. 某化学兴趣小组阅读课外资料得知:过氧化氢溶液制氧气除用二氧化锰作催化剂外,还可以用马铃薯、铁锈、红砖粉末等物质作催化剂。于是他们想检验马铃薯是否能作过氧化氢分解的催化剂。
【提出问题】马铃薯是否能作过氧化氢分解的催化剂?
查阅资料:马铃薯中含有过氧化氢酶,过氧化氢酶对过氧化氢的分解起催化作用。
【设计实验】化学兴趣小组的同学设计的实验如下。
(1)该反应用文字表示为
(2)设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ
(3)实验Ⅰ和Ⅲ的实验现象分别是
(4)要得出马铃薯可以作过氧化氢分解的催化剂,还需要验证参加反应的马铃薯在反应前后
(5)化学兴趣小组还想比较马铃薯和二氧化锰的催化效果,他们又设计了如下实验。
【得出结论】马铃薯可以作过氧化氢分解的催化剂,且马铃薯的催化效果比二氧化锰的好。
【提出问题】马铃薯是否能作过氧化氢分解的催化剂?
查阅资料:马铃薯中含有过氧化氢酶,过氧化氢酶对过氧化氢的分解起催化作用。
【设计实验】化学兴趣小组的同学设计的实验如下。
(1)该反应用文字表示为
过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气
。(2)设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ
形成对照
。(3)实验Ⅰ和Ⅲ的实验现象分别是
带火星的木条不复燃、带火星的木条复燃
。(4)要得出马铃薯可以作过氧化氢分解的催化剂,还需要验证参加反应的马铃薯在反应前后
质量
是否发生变化。(5)化学兴趣小组还想比较马铃薯和二氧化锰的催化效果,他们又设计了如下实验。
【得出结论】马铃薯可以作过氧化氢分解的催化剂,且马铃薯的催化效果比二氧化锰的好。
答案
10. (1)过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气
(2)形成对照
(3)带火星的木条不复燃、带火星的木条复燃
(4)质量
(5)15 mL 时间
解析 (1)过氧化氢在马铃薯的催化作用下生成水和氧气,该反应的文字表达式为过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气。(2)实验Ⅰ中未加入马铃薯,实验Ⅱ中加入了马铃薯,其他因素相同,因此设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ形成对照,对比得出马铃薯能增大过氧化氢的分解速率。(3)常温下,过氧化氢的分解速率较小,故实验Ⅰ的现象是带火星的木条不复燃,实验Ⅲ中待实验Ⅱ中没有气泡放出后,继续加入5%的过氧化氢溶液,将带火星的木条伸入试管口,现象为带火星的木条复燃,说明化学反应前后,马铃薯的化学性质不变。(4)由实验Ⅰ和实验Ⅱ可对比得出,马铃薯能增大过氧化氢的分解速率,由实验Ⅲ可知,化学反应前后,马铃薯的化学性质不变,故要得出马铃薯可以作过氧化氢分解的催化剂,还需要验证参加反应的马铃薯在反应前后质量是否发生变化。(5)控制变量实验时,除催化剂的种类不同外,其他条件要相同,所以实验Ⅳ过氧化氢溶液的体积是15 mL,马铃薯和二氧化锰的催化效果可通过比较排水法收集100 mL氧气所需时间来判断。
(2)形成对照
(3)带火星的木条不复燃、带火星的木条复燃
(4)质量
(5)15 mL 时间
解析 (1)过氧化氢在马铃薯的催化作用下生成水和氧气,该反应的文字表达式为过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气。(2)实验Ⅰ中未加入马铃薯,实验Ⅱ中加入了马铃薯,其他因素相同,因此设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ形成对照,对比得出马铃薯能增大过氧化氢的分解速率。(3)常温下,过氧化氢的分解速率较小,故实验Ⅰ的现象是带火星的木条不复燃,实验Ⅲ中待实验Ⅱ中没有气泡放出后,继续加入5%的过氧化氢溶液,将带火星的木条伸入试管口,现象为带火星的木条复燃,说明化学反应前后,马铃薯的化学性质不变。(4)由实验Ⅰ和实验Ⅱ可对比得出,马铃薯能增大过氧化氢的分解速率,由实验Ⅲ可知,化学反应前后,马铃薯的化学性质不变,故要得出马铃薯可以作过氧化氢分解的催化剂,还需要验证参加反应的马铃薯在反应前后质量是否发生变化。(5)控制变量实验时,除催化剂的种类不同外,其他条件要相同,所以实验Ⅳ过氧化氢溶液的体积是15 mL,马铃薯和二氧化锰的催化效果可通过比较排水法收集100 mL氧气所需时间来判断。
解析
【分析】
本题围绕探究马铃薯是否能作过氧化氢分解的催化剂展开，解题时需结合催化剂的定义（能改变反应速率，反应前后质量和化学性质不变）、对照实验的设计原则（控制变量）、过氧化氢分解的反应原理逐一分析问题：对于文字表达式，明确反应物、生成物和催化剂即可；对照实验的目的是对比有无马铃薯对反应的影响；实验现象需结合过氧化氢分解速率的差异判断；催化剂的验证要抓住“两不变”（质量和化学性质）；比较催化效果需遵循控制变量法，通过收集气体的时间判断。
【解析】
(1) 过氧化氢在马铃薯的催化作用下分解生成水和氧气，因此反应的文字表达式为：过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气。
(2) 实验Ⅰ未加入马铃薯，实验Ⅱ加入马铃薯，其他条件均相同，设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ形成对照，以此验证马铃薯对过氧化氢分解速率的影响。
(3) 常温下过氧化氢分解速率极慢，实验Ⅰ中产生的氧气极少，无法使带火星的木条复燃；实验Ⅲ中加入马铃薯后，过氧化氢快速分解产生大量氧气，能使带火星的木条复燃。
(4) 催化剂需满足“一变两不变”：“一变”是改变反应速率，“两不变”是反应前后质量和化学性质不变。已验证马铃薯能改变反应速率、化学性质不变，还需验证其反应前后质量是否发生变化。
(5) 比较催化效果需控制变量，除催化剂种类不同外，过氧化氢溶液体积应相同，故为15 mL；催化效果可通过收集相同体积氧气所需的时间来判断，因此需记录时间。
【答案】
(1) 过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气
(2) 形成对照
(3) 带火星的木条不复燃、带火星的木条复燃
(4) 质量
(5) 15 mL；时间
【知识点】
催化剂的概念、过氧化氢分解反应、对照实验设计
【点评】
本题聚焦催化剂的探究实验，考查反应表达式书写、对照实验设计、催化剂的验证要点及催化效果的比较，注重实验原理的实际应用，是初中化学催化剂相关的基础题型，需掌握控制变量法和催化剂的核心定义。
【难度系数】
0.6
本题围绕探究马铃薯是否能作过氧化氢分解的催化剂展开，解题时需结合催化剂的定义（能改变反应速率，反应前后质量和化学性质不变）、对照实验的设计原则（控制变量）、过氧化氢分解的反应原理逐一分析问题：对于文字表达式，明确反应物、生成物和催化剂即可；对照实验的目的是对比有无马铃薯对反应的影响；实验现象需结合过氧化氢分解速率的差异判断；催化剂的验证要抓住“两不变”（质量和化学性质）；比较催化效果需遵循控制变量法，通过收集气体的时间判断。
【解析】
(1) 过氧化氢在马铃薯的催化作用下分解生成水和氧气，因此反应的文字表达式为：过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气。
(2) 实验Ⅰ未加入马铃薯，实验Ⅱ加入马铃薯，其他条件均相同，设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ形成对照，以此验证马铃薯对过氧化氢分解速率的影响。
(3) 常温下过氧化氢分解速率极慢，实验Ⅰ中产生的氧气极少，无法使带火星的木条复燃；实验Ⅲ中加入马铃薯后，过氧化氢快速分解产生大量氧气，能使带火星的木条复燃。
(4) 催化剂需满足“一变两不变”：“一变”是改变反应速率，“两不变”是反应前后质量和化学性质不变。已验证马铃薯能改变反应速率、化学性质不变，还需验证其反应前后质量是否发生变化。
(5) 比较催化效果需控制变量，除催化剂种类不同外，过氧化氢溶液体积应相同，故为15 mL；催化效果可通过收集相同体积氧气所需的时间来判断，因此需记录时间。
【答案】
(1) 过氧化氢$\xrightarrow{马铃薯}$水＋氧气
(2) 形成对照
(3) 带火星的木条不复燃、带火星的木条复燃
(4) 质量
(5) 15 mL；时间
【知识点】
催化剂的概念、过氧化氢分解反应、对照实验设计
【点评】
本题聚焦催化剂的探究实验，考查反应表达式书写、对照实验设计、催化剂的验证要点及催化效果的比较，注重实验原理的实际应用，是初中化学催化剂相关的基础题型，需掌握控制变量法和催化剂的核心定义。
【难度系数】
0.6
