專題3 有關(guān)催化劑的實驗探究題（教師版）-2020化學(xué)《滿分中考·重難點題型》精準練（九上）

專題3有關(guān)催化劑的實驗探究題1．【2019重慶】小李將實驗剩余的FeCl3溶液倒入含有H2O2的廢液缸，立即產(chǎn)生大量的無色氣泡。（1）小李根據(jù)組成的元素猜測，無色氣體可能是H2、O2、HCl、Cl2中的一種或多種。（查閱資料）①Cl2是黃綠色、有刺激性氣味的氣體

②FeCl3在水中解離出Fe3+、Cl-根據(jù)資料，小李可排除的氣體為________（實驗一）為進一步驗證該氣體成分，他用燃著的木條伸入收集滿該氣體的小試管中，只觀察到木條燃得更旺，則該氣體一定含________。（2）小李認為上訴過程中FeCl3溶液作了H2O2分解的催化劑。（實驗二）為了進一步探究哪種離子起催化作用，他做了下圖所示的對比實驗。若要證明FeCl3溶液中的Fe3+對H2O2分解起催化作用，除觀察到試管c中無明顯現(xiàn)象外，還需觀察到的現(xiàn)象為________。（3）小王同學(xué)認為由此得出“FeCl3溶液作H2O2分解的催化劑”的結(jié)論不嚴謹，還需要補充實驗來進一步探究，他們又設(shè)計了如下實驗。（實驗三）X溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式為________（得出結(jié)論）要證明FeCl3溶液作H2O2分解的催化劑，須滿足一下兩個方面的條件:①從定性角度需觀察到________(填序號)的現(xiàn)象。A．實驗一B．實驗二C．實驗三②從定量角度需得到的關(guān)系式為m1=________(用m2和m3表示)?！敬鸢浮浚?）Cl2氧氣（O2）（2）裝置a反應(yīng)速率加快，裝置b無明顯現(xiàn)象

（3）NaOHB2(m2+m3)2．二氧化錳可作過氧化氫分解的催化劑，興趣小組想探究過氧化氫分解有沒有其他催化劑。影響過氧化氫分解的因素，除催化劑外，還有什么？（1）Ⅰ.【提出問題】氧化鐵能否作過氧化氫分解的催化劑？如果能，其催化效果如何？【實驗探究】實驗步驟實驗現(xiàn)象①分別取5mL5%過氧化氫溶液放入A、B兩支試管中，向A中加入1g氧化鐵粉末，并分別在A、B試管中插入帶火星木條，觀察現(xiàn)象。A試管中產(chǎn)生氣泡，帶火星木條復(fù)燃，B試管中無明顯現(xiàn)象②待A中沒有現(xiàn)象發(fā)生時，重新加入過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，如此反復(fù)3次。試管中均產(chǎn)生氣泡，帶火星木條均復(fù)燃③將步驟②中的剩余物小心過濾，并將所得濾渣進行洗滌、干燥、稱量，所得固體質(zhì)量為ag。④分別取5mL5%過氧化氫溶液放入C、D兩支試管中，向C中加入1g氧化鐵粉末，向D中加入1g二氧化錳粉末，觀察現(xiàn)象?！緦嶒灲Y(jié)論】步驟②證明氧化鐵的________在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化。③中如果a=________，證明氧化鐵的________在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化。氧化鐵可以作過氧化氫分解的催化劑。（2）寫出氧化鐵催化過氧化氫分解的化學(xué)方程式________。（3）【實驗評價】設(shè)計實驗步驟④的目的是________。（4）Ⅱ.探究過氧化氫溶液濃度對過氧化氫分解速率的影響?！窘涣饔懻摗靠梢酝ㄟ^測定相同條件下不同濃度過氧化氫溶液

來探究。A．

產(chǎn)生相同體積氧氣的時間

B．

單位時間產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量

C．

產(chǎn)生氧氣的總體積

D．

單位時間內(nèi)產(chǎn)生氧氣的體積（5）【實驗探究】按圖1裝置進行實驗：水浴溫度控制在21℃，二氧化錳均為0.5g，過氧化氫溶液均為5mL，三頸瓶容積為250mL，恒壓漏斗（漏斗的支管與三頸瓶相連）的作用是使過氧化氫溶液自行下滴。數(shù)字傳感器數(shù)據(jù)繪制圖像如圖2、3?！緦嶒灲Y(jié)論】圖2說明過氧化氫溶液濃度與反應(yīng)速率關(guān)系是________。以10%H2O2溶液為例，三頸瓶內(nèi)氣壓由高緩慢降低的原因是________。（6）圖3說明從溫度看，過氧化氫溶液濃度越高，反應(yīng)越________（填“劇烈”或“平穩(wěn)”）?！敬鸢浮浚?）化學(xué)性質(zhì)1質(zhì)量（2）2H2O2QUOTE2H2O+O2↑（3）比較氧化鐵和二氧化錳的催化效果（4）A、B、D（5）過氧化氫濃度越大，反應(yīng)速率越快反應(yīng)結(jié)束，溫度降低，瓶中氣壓減小

（6）劇烈3．在學(xué)習(xí)了催化劑的知識以后，某化學(xué)興趣小組對催化劑產(chǎn)生了深厚興趣．在用百度搜索“催化劑”時顯示：“據(jù)統(tǒng)計，約有90%以上的工業(yè)過程中使用催化劑，如化工、石化、生化、環(huán)保等”．他們決定對過氧化氫制氧氣實驗“尋找新的催化劑”．（1）【提出問題】氧化鐵能否作為過氧化氫溶液分解的催化劑？

【猜想】氧化鐵能作過氧化氫溶液分解的催化劑

【實驗探究】甲同學(xué)設(shè)計了下列實驗方案，并進行實驗．

實驗一：取一定量的H2O2溶液于試管中，幾乎觀察不到氣泡，說明常溫下H2O2幾乎不分解．

實驗二：在實驗一的試管中，加入W克的氧化鐵，立刻產(chǎn)生大量氣泡，用帶火星的木條伸入試管中，木條復(fù)燃．得出結(jié)論：________．

實驗三：待實驗二反應(yīng)結(jié)束后，將試管中的剩余物進行過濾、洗滌、干燥，并稱得固體質(zhì)量仍為W克。得出結(jié)論：________．（2）【實驗結(jié)論】根據(jù)實驗結(jié)果，甲同學(xué)得出結(jié)論：氧化鐵能作為過氧化氫溶液分解的催化劑．

【反思評價】乙同學(xué)認為：還應(yīng)設(shè)計一個實驗，用來探究________，才能確認氧化鐵能否作過氧化氫溶液分解的催化劑．此觀點得到大家的贊同．（3）【實驗擴展】氧化鐵與二氧化錳相比較，誰對過氧化氫溶液分解的催化效果更好？

丙同學(xué)設(shè)計并進行了下列實驗：在A試管加入W克的氧化鐵，B試管中加入W克的二氧化錳，然后分別加入等體積的同種H2O2溶液，測量收集等體積氧氣所需時間，見下表：濃度時間/min催化劑30%H2O2溶液15%H2O2溶液5%H2O2溶液加入wg二氧化錳0.20.82.0加入wg氧化鐵7.09.016.0結(jié)論：在催化分解過氧化氫溶液時，________的催化效果更好．（4）【知識延伸】①查閱資料得知，氧化銅、硫酸銅、紅磚粉末、豬肝、馬鈴薯等也可以做過氧化氫溶液分解的催化劑。②下列有關(guān)催化劑的說法中不正確的是

。A．催化劑在化工生產(chǎn)過程中有重要作用B．同一個化學(xué)反應(yīng)可以用多種不同物質(zhì)作催化劑C．不同的化學(xué)反應(yīng)可以選擇相同的物質(zhì)用作催化劑D．

催化劑只能加快化學(xué)反應(yīng)的速率【答案】（1）氧化鐵可以加快過氧化氫溶液分解的速度；氧化鐵在反應(yīng)前后的質(zhì)量沒有改變

（2）氧化鐵在反應(yīng)前后的化學(xué)性質(zhì)是否改變（3）二氧化錳（4）D4．某化學(xué)興趣小組進行了“尋找新的催化劑”的如下研究性實驗?！咎岢鰡栴}】①二氧化錳常用作氯酸鉀和過氧化氫分解的催化劑，其它物質(zhì)是否也可以用作該反應(yīng)的催化劑呢？②除了催化劑還有其它因素影響化學(xué)反應(yīng)的速率嗎？（1）【查閱資料】研究表明，許多物質(zhì)對氯酸鉀的分解有催化作用，分別用它們作催化劑，氯酸鉀開始發(fā)生反應(yīng)和反應(yīng)劇烈時的溫度如下表所示：氧化鐵氧化鋁氧化銅氧化鎂開始反應(yīng)420℃515℃305℃490℃劇烈反應(yīng)490℃540℃350℃545℃通過分析資料中的數(shù)據(jù)，實驗室用氯酸鉀制取氧氣，如果不用二氧化錳作催化劑，最好選用的物質(zhì)是________。（2）【實驗探究一】①將3g氯酸鉀放在試管中加熱。②將3g氯酸鉀與1g二氧化錳混合均勻后加熱。③將xg氯酸鉀與1g氧化銅混合均勻后加熱。④將實驗③反應(yīng)后的固體加水溶解、過濾、洗滌、________、稱量，結(jié)果為1g。⑤將實驗④后得到1g固體和xg氯酸鉀混合均勻后加熱，現(xiàn)象與實驗③相同。（3）【分析實驗】a.實驗③中x的值應(yīng)為________。b.實驗④過濾操作中需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、________，它在操作中的作用是________，通過實驗④可以得出的結(jié)論是________。c.通過實驗⑤可以得出的結(jié)論是________。d.實驗②③對比的目的是________。【實驗結(jié)論】氧化銅確實也能做氯酸鉀分解的催化劑（4）【實驗探究二】影響化學(xué)反應(yīng)的速率除了催化劑以外，還有其它因素嗎？以下是另一實驗小組探究影響過氧化氫反應(yīng)速率部分因素的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)。實驗序號H2O2溶液濃度%H2O2溶液體積/mL溫度℃MnO2的用量/g收集氧氣的體積/mL反應(yīng)所需的時間/s①51200．1416.75②151200．146.04③305350249.21④305550210.76a.通過實驗①和②對比可知，化學(xué)反應(yīng)速率還與________有關(guān)；b.通過對比實驗________可知，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快?！敬鸢浮浚?）氧化銅（2）干燥（3）3g玻璃棒引流氧化銅的質(zhì)量在化學(xué)反應(yīng)前后沒有改變；氧化銅的化學(xué)性質(zhì)沒有改變；比較氧化銅和二氧化錳對氯酸鉀受熱分解的催化效果

（4）雙氧水溶液的濃度③④5．FeCl3(氯化鎂)溶液能對過氧化氫的分解也起催化作用，某小組擬在相同濃度FeCl3溶液的催化下，探究過氧化氫濃度對過氧化氫分解速率的影響。（1）Ⅰ.分別取相同體積、相同濃度的FeCl3溶液，如圖觀察到________，就可以粗略判斷，得出實驗結(jié)果，為進一步判斷上述實驗結(jié)論的準確性，作用圖示裝置，小剛同學(xué)進行了如下實驗方案設(shè)計進行定量研究。（2）Ⅱ.[方案一]在不同過氧化氫濃度下，測定收集相同氣體體積所需時間。

[方案二]在不同過氧化氫濃度下，測定________；

方案二的實驗測量結(jié)果:其中x=________，y=________。通過測量，若V1________V2(填“＞”、“＝”或“＜”)，得出的實驗結(jié)論為:________.。【答案】（1）水槽中產(chǎn)生氣泡的速率和量筒中水的下降速率(答案合理給分，下同)

（2）相同時間收集的氣體的體積35＜過氧化氫濃度越大，相同時間收集的氣體體積越多6．學(xué)習(xí)了二氧化錳對過氧化氫分解有催化作用的知識后，某同學(xué)想：氧化銅能否起到類似二氧化錳的催化作用呢？于是進行了以下探究．（1）【猜想】Ⅰ、氧化銅不是催化劑、也不參與反應(yīng)，反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變；Ⅱ、氧化銅參與反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變；Ⅲ、氧化銅是反應(yīng)的催化劑，反應(yīng)前后________．（2）【實驗】天平稱量0.2g氧化銅，取5mL5%的過氧化氫溶液于試管中，進行如下實驗：①填寫下表：步驟③現(xiàn)象步驟⑥結(jié)果步驟⑦現(xiàn)象結(jié)論溶液中有氣泡放出，帶火星的木條復(fù)燃．________溶液中有氣泡放出，________猜想Ⅰ、Ⅱ不成立；猜想Ⅲ成立．②步驟①的目的是________．步驟⑦的目的是________．③過氧化氫能被氧化銅催化分解放出氧氣的文字表達式為________．【答案】（1）質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變

（2）稱量的氧化銅的質(zhì)量仍為0.2g帶火星的木條復(fù)燃與步驟③對照檢驗加入氧化銅前后過氧化氫的有無變化證明氧化銅在化學(xué)反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)沒有改變過氧化氫水+氧氣7．催化劑在化學(xué)反應(yīng)中起著非常重要的作用，某興趣小組進行如下探究。探究一催化劑的選擇研究表明，許多金屬氧化物對氯酸鉀有催化作用。分別用下列金屬氧化物作催化劑，氯酸鉀開始發(fā)生分解反應(yīng)和反應(yīng)劇烈時的溫度如表所示：溫度Fe2O3Al2O3CuOMgO開始反應(yīng)470515305490劇烈反應(yīng)490540350545（1）上述實驗中，從溫度對反應(yīng)催化效果來看，最好選用________作催化劑。（2）探究二氧化銅與二氧化錳的催化效果進行比較用如圖裝置進行實驗，實驗均以生成25mL氣體為準，可能影響實驗的因素均已忽略，相關(guān)裝置和數(shù)據(jù)見下表：序號KClO3質(zhì)量催化劑質(zhì)量待測試劑①2.45g—a②2.45g0.51gMnO2b③.45g0.51gCuOc上述實驗中的“待測數(shù)據(jù)”是________。若b________c（填“>”、“=”或“<”）可知在某溫度下氧化銅對氯酸鉀分解效果更好。（3）探究三氧化銅與二氧化錳的對于過氧化氫的催化效果進行比較安妮同學(xué)用如圖1所示的裝置進行了兩次實驗，在試管中分別加入等質(zhì)量的氧化銅和二氧化錳，分別將注射器內(nèi)盛有的雙氧水注入試管中，利用注射器收集氧氣，收集到氧氣的體積和時間的關(guān)系如圖2所示。裝入藥品前檢查該裝置氣密性的方法是________，開始實驗時注入雙氧水的方法是________（填序號），另一種方法除了誤差較大，還可能造成的后果是________。A．快速推注射器活塞

B．緩慢推注射器活塞（4）實驗中造成U形管內(nèi)紅墨水液面左低右高的可能原因是________。（5）通過圖象2除了能得出二氧化錳催化效果比氧化銅好，還能得出的結(jié)論是________。（6）由氧化銅催化的反應(yīng)，t1-t2時間段反應(yīng)速率逐漸變________（填“快”或“慢”），原因是________。【答案】（1）CuO

（2）生成25mL氧氣所需的時間＞

（3）將左側(cè)裝置浸入熱水中，注射器中活塞右移，U型管中液面左低右高B反應(yīng)劇烈，放熱大造成活塞向外移動偏大

（4）過氧化氫反應(yīng)放熱，且生成氧氣，導(dǎo)致大試管中壓強變大

（5）催化劑不影響生成氧氣的質(zhì)量

（6）慢過氧化氫溶液的濃度變小，反應(yīng)速率減慢8．開放日，化學(xué)興趣小組的同學(xué)自擬研究主題，對過氧化氫分解反應(yīng)及催化劑做研究：（1）小紅的實驗方案為：3g氧化銅3g氧化鐵3g二氧化錳3g氧化鋁10%過氧化氫溶液10mL2.83.41.55.7她要探究的問題是________，通過實驗，她得出結(jié)論是________。（2）小明的實驗報告如圖所示30%H2O210mL15%H2O210mL5%H2O210mL加入agMnO20.20.82.0小明通過分析數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是________。（3）小剛的探究過程如下：①【問題】MgO能不能作過氧化氫分解的催化劑呢？②【猜想】MgO能作過氧化氫分解的催化劑．③【實驗驗證】實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗一A________木條不復(fù)燃常溫下過氧化氫溶液不分解實驗二在裝有10mL15%過氧化氫溶液的試管中加入少量MgO，然后將帶火星的木條伸入試管中木條復(fù)燃B________④【結(jié)論】MgO能加快過氧化氫的分解速率，故MgO能作過氧化氫分解的催化劑．實驗結(jié)束后，小組同學(xué)進行了交流討論，認為小剛的猜想還不能得到證實，理由是_______。參與了課外小組的研究后，是否觸發(fā)了你的靈感？關(guān)于過氧化氫分解以及催化劑問題，你想研究的問題是________?！敬鸢浮浚?）哪一種催化劑的效果最好；催化效果最好的是二氧化錳

（2）過氧化氫溶液的濃度越大，放出氧氣的速率越快

（3）取適量過氧化氫溶液于試管中，然后將帶火星的木條伸入試管中；猜想②正確；是否是催化劑還需要驗證氧化鎂化學(xué)反應(yīng)前后其質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否改變；催化劑的多少是否影響化學(xué)反應(yīng)速率9．小明同學(xué)欲通過實驗證明“二氧化錳是氯酸鉀受熱分解的催化劑”這一命題。（1）他設(shè)計并完成了下表所示的探究實驗：實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論或總結(jié)各步驟結(jié)論總結(jié)實驗一將氯酸鉀加熱至融化，伸入帶火星的木條。木條復(fù)燃氯酸鉀受熱要分解產(chǎn)生氧氣，但是________。(反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______。)二氧化錳是氯酸鉀受熱分解的催化劑。實驗二加熱二氧化錳，伸入帶火星的木條。木條不復(fù)燃二氧化錳受熱不產(chǎn)生氧氣。實驗三________木條迅速復(fù)燃二氧化錳能加快氯酸鉀的分解。請你幫小明同學(xué)填寫上表中未填完的空格；（2）在小明設(shè)計的探究實驗中，實驗一和實驗二起的作用是________；（3）小英同學(xué)認為僅由上述實驗還不能完全得出表內(nèi)“總結(jié)”，她補充設(shè)計了兩個方面的探究實驗，最終完成了對“命題”的實驗證明。

第一方面的實驗操作中包含了兩次稱量，其目的是：________；

第二方面的實驗是要________?！敬鸢浮浚?）時間較長、溫度較高；2KClO32KCl+3O2↑；將MnO2與KClO3的混合物加熱

（2）對比(或?qū)φ盏?

（3）比較MnO2在KClO3分解前后的質(zhì)量；驗證從反應(yīng)后的剩余物中分離出的固體是否能加快KClO3的分解10．實驗室常用過氧化氫溶液和二氧化錳（催化劑）制取氧氣．【提出問題】催化劑二氧化錳的用量對反應(yīng)速率是否有影響？【設(shè)計實驗】實驗裝置如圖所示：實驗記錄：實驗數(shù)據(jù)如下表：過氧化氫體積（mL）過氧化氫濃度二氧化錳質(zhì)量（g）測量數(shù)據(jù)（mL）Ⅰ

30

5%

0.1Ⅱ

30

5%

0.2Ⅲ

30

5%

0.3【實驗分析】（1）過氧化氫分解的文字表達式為________；二氧化錳可作為該反應(yīng)的催化劑的依據(jù)是________．（2）表格中的“測量數(shù)據(jù)”是：相同時間內(nèi)________（3）本實驗中，測定待測數(shù)據(jù)的裝置（圖中虛線框里）是________（填編號）．（4）若第Ⅱ次比第Ⅲ次實驗的“測量數(shù)據(jù)”更________（填“大”或“小”）說明催化劑的用量越多，反應(yīng)更快．【實驗反思】除了上述因素會影響過氧化氫的