Question

【題目】在化學實驗課上,小組同學利用回收的二氧化錳來催化過氧化型制取氧氣,但發現利用回收的二氧化錳作為催化劑反應速率很慢.查閱資料得知:催化劑在催化過程中催化劑的活性減弱或失去,這種現象叫做催化劑的中毒.為了探究影響二氧化錳催化能力降低的因素,在老師的指導下,小組同學進行如下實驗:

（實驗準備）

取三份質量均為1克的二氧化錳分別催化50毫升溶質質量分數為5%、15%、25%的過氧化氫溶液分解,試驗后回收二氧化錳,并分別標為②、③、④;另取多次催化分解5%過氧化氫實驗后回收的二氧化錳,標為⑤。

（實驗步驟）

（1）連接儀器,檢查裝置氣密性，檢查該實驗氣體發生裝置氣密性的方法是_______。

（2）取未使用過的二氧化錳0.5克,標為①,加入錐形瓶中,再加入10毫升溶質質量分數為5%的過氧化氫溶液,記錄收集20s時間氣體的體積.

（3）再分別取②、③、④、⑤組二氧化錳各0.5克，重復上述實驗。

（4）采取多次實驗取平均值的方法,實驗數據記錄如下：

組別	①	②	③	④	⑤
收集氣體體積/ml	118	92	87	77	62

（回答下列問題）

①實驗過程中量筒的作用是________

②實驗中,除了通過比較收集相同時間內產生的氣體體積，還可以通過比較_________來對比二氧化錳的催化效果。錐形瓶中殘留的空氣對測量結果_________(填“有”或“沒有”)。

③請寫出該實驗反應的符號表達式__________

（5）由表中實驗_______（填實驗序號）數據可知，影響回收的二氧化錳催化效率下降的因素有二氧化錳的使用次數。由表中實驗數據②、③、④數據可知，影響回收的二氧化錳催化效率下降的因素是______

（進一步探究）化學課本告訴我們，硫酸銅溶液也可以催化過氧化氫溶液的分解。小明通過前面的學習想知道硫酸銅是離子構成的，想知道硫酸銅溶液中的哪種粒子對過氧化氫溶液分解有催化作用產生了好奇。

（查閱資料）硫酸銅溶液中有銅離子、硫酸根離子和水分子；硫酸鈉溶液中有鈉離子，硫酸根離子和水分子。

（實驗設計）

①根據所學知識判斷水分子對過氧化氫分解_______（填“有”或“沒有”）催化作用。

②提供藥品：5%的過氧化氫溶液、硫酸銅溶液、硫酸鈉溶液，儀器自選。請設計實驗欲證明是銅離子對過氧化氫有催化作用____________（包括操作、現象、結論）。

Answer 1

【答案】用止水夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中加水，如果長頸漏斗內能形成一段穩定的水柱，證明氣密性良好 測量排出水的體積，從而測出生成氧氣的體積 比較產生相同體積的氣體所需時間 沒有 H2O2H2O+O2 ②和⑤ 過氧化氫溶液的溶質質量分數 沒有 向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的試管中加入少量硫酸銅溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條復燃；再向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的另外一支試管中加入少量硫酸鈉溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條不復燃，證明起催化作用的是銅離子

【解析】

（1）檢查該實驗氣體發生裝置氣密性的方法是：用止水夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中加水，如果長頸漏斗內能形成一段穩定的水柱，證明氣密性良好。

故填：用止水夾夾緊膠皮管，向長頸漏斗中加水，如果長頸漏斗內能形成一段穩定的水柱，證明氣密性良好。

（4）①排出水的體積等于生成氧氣的體積，所以實驗過程中量筒的作用是測量排出水的體積，從而測出生成氧氣的體積；故填：測量排出水的體積，從而測出生成氧氣的體積。

②用控制變量法，題中所給的方法是相同時間內產生的氣體體積，還可以比較產生相同體積的氣體所需時間來反映二氧化錳的催化能力；錐形瓶中殘留的空氣對測量結果沒有影響，原因是每次實驗錐形瓶內殘留的空氣體積相同即可；故填：比較產生相同體積的氣體所需時間；沒有。

③過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣和水，反應的符號表達式為：H2O2H2O+O2；故填：H2O2H2O+O2。

（5）由表中實驗②和⑤數據可知，過氧化氫溶液質量分數相同時，二氧化錳使用的次數越少，生成相同氧氣的時間越少；由表中實驗數據②、③、④數據可知，影響回收的二氧化錳催化效率下降的因素是：過氧化氫溶液的溶質質量分數；故填：②和⑤；過氧化氫溶液的溶質質量分數。

[進一步探究]①過氧化氫溶液中含有水分子，所以水不可能是催化劑；故填：沒有；

②硫酸銅溶液中含有銅離子，所以實驗方案是：向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的試管中加入少量硫酸銅溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條復燃；再向另外盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的另外一支試管中加入少量硫酸鈉溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條不復燃，證明起催化作用的是銅離子；

故填：向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的試管中加入少量硫酸銅溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條復燃；再向盛有5mL 15%的過氧化氫溶液的另外一支試管中加入少量硫酸鈉溶液，把帶火星的木條伸入試管中，木條不復燃，證明起催化作用的是銅離子。