某課外活動(dòng)小組就催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響進(jìn)行了有關(guān)探究,已知二氧化錳可作為過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的催化劑。同學(xué)在用過氧化氫溶液與二氧化錳制取氧氣的過程中,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速率慢,產(chǎn)生的氣泡少。為此,他們進(jìn)行了如下探究:(如圖一)
【猜想與假設(shè)】①分解速度慢可能與過氧化氫溶液的濃度有關(guān)。②分解速度慢可能與二氧化錳的質(zhì)量有關(guān)。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】根據(jù)圖甲進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)1:用26mg二氧化錳與5mL不同濃度的過氧化氫溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),壓強(qiáng)變化如乙圖1。
實(shí)驗(yàn)2:用5mL1.5%過氧化氫溶液與不同質(zhì)量的二氧化錳進(jìn)行實(shí)驗(yàn),壓強(qiáng)變化如乙圖2。
【解釋與結(jié)論】
(1)實(shí)驗(yàn)1得到的結(jié)論是
相同條件下,過氧化氫溶液的濃度越高,分解速度越快
相同條件下,過氧化氫溶液的濃度越高,分解速度越快
。實(shí)驗(yàn)2得到的結(jié)論是
相同條件下,二氧化錳的質(zhì)量越小,分解速度越慢
相同條件下,二氧化錳的質(zhì)量越小,分解速度越慢
。
(2)寫出上述反應(yīng)的文字表達(dá)式
。
小組同學(xué)通過查閱資料得知:同一個(gè)反應(yīng)的催化劑可能有多種。
【查閱資料】除二氧化錳外,氧化銅、氧化鐵也可以作為氯酸鉀分解的催化劑。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】取等質(zhì)量的氯酸鉀按下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn):測(cè)定氯酸鉀分解產(chǎn)生氧氣的溫度。
實(shí)驗(yàn)編號(hào) |
實(shí)驗(yàn)藥品 |
分解溫度(℃) |
① |
氯酸鉀 |
580 |
② |
氯酸鉀、二氧化錳(質(zhì)量比1:1) |
350 |
③ |
氯酸鉀、氧化銅(質(zhì)量比1:1) |
370 |
④ |
氯酸鉀、氧化鐵(質(zhì)量比1:1) |
390 |
【分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論】
(3)由實(shí)驗(yàn)
①和③
①和③
對(duì)比,證明氧化銅可作為氯酸鉀分解的催化劑。
(4)實(shí)驗(yàn)所用的三種物質(zhì)中,催化效果最好的是
二氧化錳
二氧化錳
。
【反思】
(5)證明氧化銅是該反應(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)
質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)
沒有改變。
【拓展實(shí)驗(yàn)】用天平稱量0.2g氧化銅,取5mL5%的過氧化氫溶液于試管中,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
(6)填寫如表:
步驟③現(xiàn)象 |
步驟⑥結(jié)果 |
步驟⑦現(xiàn)象 |
結(jié)論 |
溶液中有大量氣泡 溶液中有大量氣泡 ,帶火星的木條復(fù)燃。 |
所得固體 0.2 0.2 g。 |
溶液中有氣泡冒出 帶火星木條復(fù)燃 帶火星木條復(fù)燃 。 |
證明氧化銅是該反應(yīng)的催化劑。 |
【答案】相同條件下,過氧化氫溶液的濃度越高,分解速度越快;相同條件下,二氧化錳的質(zhì)量越小,分解速度越慢;過氧化氫
水+氧氣;①和③;二氧化錳;質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì);溶液中有大量氣泡;0.2;帶火星木條復(fù)燃