人教版初中化学 中考特训(二)　关于制取氧气的反应中催化剂的探究练习题

中考特训(二)　关于制取氧气的反应中催化剂的探究

题型一　用氯酸钾制取氧气的反应中催化剂的探究

1．2019·重庆B某同学误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图Z2－1所示，下列关于该过程的说法正确的是(　　)

图Z2－1

A．c代表氧气 

B．t2时刻，氧气开始产生

C．t1时刻，高锰酸钾开始分解 

D．起催化作用物质的质量一直保持不变

2．某学生设计如图Z2－2所示的实验来证明二氧化锰对氯酸钾的分解反应起催化作用。

图Z2－2

Ⅰ.单独加热A处氯酸钾，直到氯酸钾固体熔化后才有少量氧气放出。

Ⅱ.停止加热A处氯酸钾后，将试管迅速竖直，使B处的二氧化锰滑到试管底部与A处的氯酸钾接触，则有大量氧气放出。

他根据实验得出结论：二氧化锰能加快氯酸钾分解的速率，因此二氧化锰是氯酸钾分解反应的催化剂。

(1)你认为这个结论是否严密？_________________________________________________

__________________。

(2)为了使结论科学、严密，还需做的实验是______________________________________

______________________________________________________________________________________________。

(3)一般检验是否有氧气放出可以用____________________________________________

_____，另外还可以用_________________________________________________的方法来比较生成氧气速率的大小。

方法点拨

催化剂能改变化学反应速率，反应速率常通过观察产生气体的速率来判断。准确的测定方法有：记录收集相同体积的气体需要的时间，或测定相同时间收集的气体的体积等。

3．实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气，写出反应的文字表达式：________________________________________。

小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快地产生氧气，于是进行如下探究：

[提出猜想] 除二氧化锰、氧化铜外，氧化铁也可以作氯酸钾分解的催化剂。

[完成实验] 按下表进行实验，测定分解温度(分解温度越低，催化效果越好)。

[分析数据，得出结论]

(1)由实验________与实验④对比，证明猜想合理。

(2)实验所用的三种金属氧化物，催化效果最好的是________________。

[反思]

(3)若要证明氧化铁是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后质量和________不变。

(4)同种催化剂，颗粒大小可能影响催化效果，请设计实验方案进行验证：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(5)同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究(探究一种因素即可)。

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

思路点拨

探究催化剂的实验步骤：

1．设计对比实验证明该物质是否改变了此化学反应的速率。

2．探究该物质的质量在此化学反应前后是否发生了改变。

3．探究该物质的化学性质在此化学反应前后是否发生了改变。

题型二　用过氧化氢制取氧气的反应中催化剂的探究

4．为探究催化剂对过氧化氢分解的催化效果，某研究小组做了如下实验。

实验一：

图Z2－3

实验二：数据记录表

实验一：如图Z2－3所示，图中的实验能否证明二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂？说明理由。____________________________________________________________________

____________________________________________________________________________。

实验二：从表格的设计可以看出，该实验的目的是________________________________________________________________________。

方法点拨

证明催化剂在反应前后化学性质不变的方法：利用该物质的化学性质设计实验或通过将反应后的物质回收后进行重复实验验证。

5．2018·福建某研究小组探究在过氧化氢溶液制取氧气过程中适宜的催化剂。实验方案如下：

Ⅰ.用二氧化锰(MnO2)、氧化铜(CuO)、氧化铁(Fe2O3)、三氧化二铬(Cr2O3)四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合，滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球，备用。

Ⅱ.取30粒含二氧化锰的海藻酸钠微球，采用图Z2－4中甲装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到图乙所示的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。

图Z2－4

(1)每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因：________________________________________________________________________。

(2)用含二氧化锰的海藻酸钠微球进行实验，60 s时压强瞬间回落，其原因是__________________________________。

(3)从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是________________。

教师详解详析

1．C　[解析] 高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成的二氧化锰为氯酸钾反应的催化剂。结合图像可知a比b后分解，因此，判断图中a为氯酸钾，b为高锰酸钾。t1时刻，b物质的质量开始减少，说明高锰酸钾开始分解产生氧气；t2时刻，氯酸钾开始分解生成氯化钾和氧气，c物质的质量开始增大，说明c代表氯化钾；起催化作用的物质是高锰酸钾分解的二氧化锰，随着反应进行其质量逐渐增大，直至高锰酸钾完全反应后保持不变。

解题时要明确①氯酸钾加热反应中起催化作用的不是高锰酸钾，而是高锰酸钾分解生成的二氧化锰；②曲线中质量增加的是生成物，质量减少的是反应物。

2．(1)不严密

(2)验证二氧化锰的质量和化学性质在反应前后没有发生改变

(3)带火星的木条检验　将生成的气体用导管引出通入水中，观察产生气泡的快慢(合理即可)

3．氯酸钾氯化钾＋氧气

(1)①　(2)二氧化锰

(3)化学性质

(4)将氯酸钾与不同颗粒大小的同种催化剂以等质量比充分混合，加热测定分解温度

(5)[提出假设] 催化剂与反应物的质量比不同，催化效果不同。[设计方案] ①取同颗粒大小的同种催化剂与氯酸钾以不同质量比充分混合；②分别加热，测定分解温度。[得出结论] 如果分解温度不同，说明假设成立；反之则不成立

设计探究某物质是不是化学反应的催化剂的实验时，除了要考虑加入催化剂前后化学反应速率是否发生改变外，还需探究反应前后催化剂的质量和化学性质是否发生改变。当研究多个因素之间的关系时，要注意控制其他几个因素不变。

4．实验一：不能证明，虽然二氧化锰能改变过氧化氢分解的速率，但无法判断二氧化锰的质量和化学性质在化学反应前后有无改变

实验二：探究二氧化锰的质量对过氧化氢分解的催化效果的影响

[解析] 实验二：在50 mL过氧化氢溶液中加入不同质量的二氧化锰，比较产生氧气的体积，是为了探究二氧化锰的质量对过氧化氢分解的催化效果的影响。

5．(1)确保催化剂的用量一致

(2)气体产生速率过快，导致气压过大，橡胶塞被弹出(或其他合理答案均可)

(3)氧化铜(CuO)

[解析] (1)每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的原因是确保催化剂的用量一致。(2)用含二氧化锰的海藻酸钠微球进行实验，60 s时压强瞬间回落，其原因可能是气体产生速率过快，导致气压过大，橡胶塞被弹出。(3)从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是氧化铜。