Question

13．實(shí)驗(yàn)室常用過氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式．
【查閱資料】過氧化氫制氧氣的催化劑有很多種，如金屬氧化物，過氧化氫酶和某些鹽類物質(zhì)等等．
【提出問題】硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑嗎？如果可以，影響其催化效果的因素有哪些？
【猜想與驗(yàn)證】硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑，且其酸堿性對催化效果有影響．
【完成實(shí)驗(yàn)】本實(shí)驗(yàn)在常溫下進(jìn)行

實(shí)驗(yàn)編號	反應(yīng)物	催化劑
①	10mL5%H2O2溶液	無
②	10mL5%H2O2溶液	10滴0.1%CuSO4溶液
③	10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液	10滴0.1%CuSO4溶液
④	10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液	10滴0.1%CuSO4溶液

【分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論】
（1）由實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②對比，可以探究CuSO₄能夠加速過氧化氫溶液的分解．
（2）若要證明CuSO₄是該反應(yīng)的催化劑，還要驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變．
（3）實(shí)驗(yàn)編號②③④中，測得生成氧氣的體積隨時間變化的關(guān)系如圖所示．分析該圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑，且其酸堿性對催化效果有影響．
（4）請你再寫出一種影響硫酸銅催化效果的因素硫酸銅溶液的濃度．
【繼續(xù)探究】請你寫出一種影響硫酸銅溶液催化效果的因素（與之前因素不相同），并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究
猜想與驗(yàn)證：溫度對硫酸銅溶液催化效果有影響．
實(shí)驗(yàn)探究：在不同溫度下，取兩支試管分別加入相同體積10mL5%的H₂O₂溶液，加入相同體積和濃度的硫酸銅溶液，比較收集一瓶氣體所需要的時間．

Answer 1

分析 根據(jù)過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣進(jìn)行分析．
（1）根據(jù)對照實(shí)驗(yàn)的唯一性分析；
（2）根據(jù)催化劑的定義進(jìn)行分析回答；
（3）由圖可知，④的反應(yīng)速率最大，③的反應(yīng)速率最小，以此來解答；
（4）催化劑與反應(yīng)物的質(zhì)量比不同，催化效果是否不同．
（5）對照實(shí)驗(yàn)的唯一性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；

解答 解：過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣，化學(xué)方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（1）探究CuSO₄能夠加速過氧化氫溶液的分解，所以實(shí)驗(yàn)的唯一變量為CuSO₄溶液的有無，所以可以通過對比實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②．
（2）催化劑是指在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率（既能提高也能降低），而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)．故要證明CuSO₄是該反應(yīng)的催化劑，還要驗(yàn)證它在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變．
（3）由圖可知，④的反應(yīng)速率最大，③的反應(yīng)速率最小，結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案可知，堿性環(huán)境能增大H₂O₂分解的速率，酸性環(huán)境能減小H₂O₂分解的速率，
（4）硫酸銅溶液的濃度、用量、溫度等會影響硫酸銅催化效果；
（5）例如探究溫度對硫酸銅溶液催化效果有影響，可以在不同溫度下，取兩支試管分別加入相同體積10mL 5%的H₂O₂溶液，加入相同體積和濃度的硫酸銅溶液，比較收集一瓶氣體所需要的時間
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（1）①；
（2）質(zhì)量；化學(xué)性質(zhì)；
（3）硫酸銅溶液能作過氧化氫制氧氣的催化劑，且其酸堿性對催化效果有影響．
（4）硫酸銅溶液的濃度；
（繼續(xù)探究） 猜想與驗(yàn)證：溫度對硫酸銅溶液催化效果有影響．
實(shí)驗(yàn)探究：在不同溫度下，取兩支試管分別加入相同體積10mL 5%的H₂O₂溶液，加入相同體積和濃度的硫酸銅溶液，比較收集一瓶氣體所需要的時間．（合理即可）

點(diǎn)評 本題型要充分利用題目給出的信息，按照操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比時，要注意對照實(shí)驗(yàn)的可比性．本考點(diǎn)是中考的重要考點(diǎn)之一，主要出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)題中．影響催化效果的除了溫度，還與催化劑與反應(yīng)物的質(zhì)量比、接觸面積等有關(guān)．