9. (2025·济南节选)化学小组的同学利用实验室制取氧气的化学原理进行实验探究。请根据题目要求,回答下列问题。
(1)$H_{2}O_{2}$制取氧气的实验原理。
①用$H_{2}O_{2}$溶液($MnO_{2}$作催化剂)制氧气的文字表达式为。
②收集氧气时可以用(选填“向上”或“向下”)排空气法。
(2)催化剂对$H_{2}O_{2}$分解的影响。小组同学设计的实验装置如图1所示,用电子天平称量$0.04\ \mathrm{g}$、$0.08\ \mathrm{g}$、$0.12\ \mathrm{g}$的$MnO_{2}$粉末,分别加入三个锥形瓶中,用注射器各量取$8\ \mathrm{mL}\ 3\%$的$H_{2}O_{2}$溶液,连接装置,将$H_{2}O_{2}$溶液注入锥形瓶中,用压强传感器测量各锥形瓶中压强随时间(前$100\ \mathrm{s}$)的变化曲线如图2所示。

①根据图2提供的信息,从控制合适的反应速率和节约试剂的角度分析,催化分解$8\ \mathrm{mL}$$3\%$的$H_{2}O_{2}$溶液制氧气时,$MnO_{2}$的最佳用量为(选填“$0.04\ \mathrm{g}$”“$0.08\ \mathrm{g}$”或“$0.12\ \mathrm{g}$”)。
②$MnO_{2}$催化$H_{2}O_{2}$制氧气时,氧气的最终产量与$MnO_{2}$的用量(选填“有关”或“无关”)。
③金属铂也可以催化$H_{2}O_{2}$制氧气。小组同学设计如图3所示装置制取氧气,实验过程中,若观察到安全管内液面不断上升,说明锥形瓶内压强过大,此时可采取的合理安全措施是(写两条即可)。

9. (1)①$过氧化氢\xrightarrow{二氧化锰}水+氧气$ ②向上 (2)①0.08 g ②无关 ③将铂丝向上提起,使其与$H_{2}O_{2}$溶液脱离接触;将锥形瓶浸入冷水中(答案合理即可)

【分析】
本题围绕过氧化氢制取氧气的实验展开，需结合氧气的性质、催化剂的特点及实验安全操作分析：
1. 对于(1)①，回忆过氧化氢分解的反应，明确反应物、催化剂、生成物，写出对应文字表达式；
2. (1)②根据氧气密度与空气密度的关系，确定排空气法的类型；
3. (2)①需结合实验目的（控制反应速率、节约试剂），分析不同MnO₂用量对应的反应速率，选择最佳用量；
4. (2)②依据催化剂“只改变化学反应速率，不改变生成物质量”的特点，判断氧气产量与MnO₂用量的关系；
5. (2)③根据压强过大的原因（反应过快），结合装置特点，提出合理的安全措施。
【解析】
(1)①过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，文字表达式为：$\mathrm{过氧化氢\xrightarrow{二氧化锰}水+氧气}$；
②氧气的密度比空气大，因此收集氧气可用向上排空气法；
(2)①从图2可知，0.04g MnO₂反应速率较慢，0.12g MnO₂反应速率过快，0.08g MnO₂既能保证合适的反应速率，又能节约试剂，故最佳用量为0.08g；
②催化剂仅改变化学反应的速率，不改变生成物的质量，因此氧气的最终产量与MnO₂的用量无关；
③安全管内液面上升说明锥形瓶内压强过大，可采取的合理安全措施有：将铂丝向上提起，使其与$H_{2}O_{2}$溶液脱离接触；将锥形瓶浸入冷水中（答案合理即可）。
【答案】
9. (1)①$\mathrm{过氧化氢\xrightarrow{二氧化锰}水+氧气}$ ②向上 (2)①0.08 g ②无关 ③将铂丝向上提起，使其与$H_{2}O_{2}$溶液脱离接触；将锥形瓶浸入冷水中（答案合理即可）
【知识点】
过氧化氢制取氧气、催化剂的性质、氧气的收集方法
【点评】
本题考查实验室制取氧气的核心基础知识点，涵盖反应原理、催化剂作用、气体收集方法及实验安全操作，题型常规，注重对实验细节的理解，适合巩固初中化学实验相关知识。
【难度系数】
0.7

10. (2025·泸州)某化学兴趣小组对不同催化剂催化分解 $H_{2}O_{2}$ 的效率开展如下探究,并据此自制高原旅行的简易供氧器。请回答下列问题。安全提示:实验中应佩戴护目镜和手套,避免皮肤直接接触 $H_{2}O_{2}$ 对细胞造成损害。
【探究一】$H_{2}O_{2}$ 分解实验
(1)取 $4\ \mathrm{mL}\ 10\%$ 的 $H_{2}O_{2}$ 溶液于试管中,放入 $0.5\ \mathrm{g}$ 粘胶凝固的 $Fe_{2}O_{3}$ 小球,将带火星的木条置于试管口,观察到溶液中立即产生气泡,(填现象)。从试管中取出小球,洗净,晾干,称量,其质量仍为 $0.5\ \mathrm{g}$,说明粘胶凝固的 $Fe_{2}O_{3}$ 小球能催化分解 $H_{2}O_{2}$ 产生 $O_{2}$。
(2)为了使本探究更加严谨,小组讨论后又做了一个对照实验:向盛有 $4\ \mathrm{mL}$ 的试管中,加入 $0.5\ \mathrm{g}$ 粘胶凝固的 $Fe_{2}O_{3}$ 小球,无明显现象。
【探究二】对比 $Fe_{2}O_{3}$ 粉末与酵母粉末的催化效果
(3)向两支试管中分别加入 $Fe_{2}O_{3}$ 粉末、酵母粉末各 $0.5\ \mathrm{g}$,然后都注入 $4\ \mathrm{mL}\ 10\%$ 的 $H_{2}O_{2}$ 溶液,相同条件下测量不同时间产生 $O_{2}$ 的体积(见下表),则的催化效果更好。

【探究三】跨学科实践活动
(4)查阅资料:酵母中的过氧化氢酶才是 $H_{2}O_{2}$ 分解的催化剂,生物细胞代谢会产生 $H_{2}O_{2}$ 副产物。据此推测,在生物体细胞内普遍存在过氧化氢酶的原因是避免 $H_{2}O_{2}$ 累积,防止。
(5)自制高原旅行的简易供氧器:为实现缓慢供氧,并能随时控制氧气的产生与停止,现有 $H_{2}O_{2}$ 浓溶液,还应选用的试剂有(填序号)。
①粘胶凝固的 $Fe_{2}O_{3}$ 小球 ②$Fe_{2}O_{3}$ 粉末 ③酵母粉末 ④水
(6)反思总结:实践学习后,部分同学交流的以下观点,你认为错误的有(填序号)。
A. 解决实践中的真实问题,通常需要多学科知识
B. 当设计的装置比较优秀时,没有必要进行组内交流
C. 设计方案时应综合考虑反应原理、实际需求和现有条件
D. 开展跨学科实践活动费时费力,不利于综合素养的发展

10. (1)带火星的木条复燃 (2)蒸馏水 (3)酵母粉末(或酵母) (4)$H_{2}O_{2}$对细胞造成损害 (5)①④ (6)BD

【分析】
本题围绕过氧化氢分解的催化剂探究展开，需结合氧气的检验、对照实验设计、催化效果判断、催化剂作用及跨学科实践要求逐一分析：
1. 第(1)问：过氧化氢分解产生氧气，氧气有助燃性，能使带火星木条复燃，据此填写现象；
2. 第(2)问：对照实验需控制变量，排除水的干扰，因此加入蒸馏水，保证除无过氧化氢外其他条件一致；
3. 第(3)问：对比相同时间内两组产生氧气的体积，体积越大催化效果越好，酵母组产氧更多，故催化效果更好；
4. 第(4)问：过氧化氢对细胞有害，细胞内的过氧化氢酶可分解H₂O₂，避免其损害细胞；
5. 第(5)问：要缓慢供氧并控制反应，粘胶凝固的Fe₂O₃小球可通过分离控制反应，需加水稀释H₂O₂浓溶液，故选对应试剂；
6. 第(6)问：分析各观点，结合科学探究的要求判断错误选项。
【解析】
(1) 过氧化氢在催化剂作用下分解生成氧气，氧气能使带火星的木条复燃，因此观察到带火星的木条复燃；
(2) 对照实验需保证变量唯一，本实验探究Fe₂O₃的催化作用，需排除水的影响，故向盛有4 mL蒸馏水的试管中加入相同的Fe₂O₃小球，无明显现象；
(3) 由表格数据可知，相同时间内酵母组产生氧气的体积均大于Fe₂O₃组，说明酵母粉末的催化效果更好；
(4) 过氧化氢对细胞有损害，生物体细胞内的过氧化氢酶可分解代谢产生的H₂O₂，避免H₂O₂累积对细胞造成损害；
(5) 要实现缓慢供氧并控制反应，粘胶凝固的Fe₂O₃小球可通过分离与过氧化氢溶液接触来控制反应，需将H₂O₂浓溶液加水稀释，故选①④；
(6) A选项，解决真实问题需多学科知识，正确；B选项，设计方案需组内交流优化，错误；C选项，设计方案需综合考虑原理、需求和条件，正确；D选项，跨学科实践利于综合素养发展，错误，故错误的是BD。
【答案】
(1)带火星的木条复燃 (2)蒸馏水 (3)酵母粉末(或酵母) (4)$H_{2}O_{2}$对细胞造成损害 (5)①④ (6)BD
【知识点】
催化剂的作用、过氧化氢分解实验、跨学科实践
【点评】
本题结合化学与生物知识，通过探究不同催化剂对过氧化氢分解的影响，考查学生的实验分析、对照实验设计、数据对比及跨学科应用能力，注重培养科学探究与实践素养。
【难度系数】
0.6