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课题3 制取氧气
第2课时 催化剂和分解反应
教学目标 1.认识催化剂，知道催化剂对化学反应的重要作用。2.了解分解反应的定义，学会辨别反应是否为分解反应。
重点和难点 重点：催化剂和催化作用，分解反应。
◆知识点一 催化剂和催化作用
1.催化剂和催化作用的概念
催化剂 在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫作催化剂
催化作用 催化剂在化学反应中所起的作用叫作
2.催化剂的特点
①催化剂是针对具体的反应而言的，不能单独地说某种物质是催化剂，且催化剂具有 性，即某种催化剂只对某个化学反应具有催化作用。②同一化学反应，可有 的催化剂。如硫酸铜溶液等对过氧化氢的分解也具有催化作用。
3.设计实验验证某物质是否为某反应的催化剂的方法
4.催化剂的作用
催化剂在化工生产中有重要而广泛的应用，生产化肥、农药、化工原料等都要使用催化剂。
① 院士(1924—2016)，2007年度国家最高科学技术奖获得者，我国炼油催化剂制造技术奠基人。
即学即练
1．下列关于催化剂的说法正确的是
A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂
B．化学反应前后催化剂的性质保持不变
C．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂
D．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气
◆知识点二 分解反应与化合反应的比较
分解反应 化合反应
定义 由 反应物生成 或 其他物质的反应 由 或 物质生成另 物质的反应
特点 一变多 多变一
通式 X→A+B+… A+B+…→X
举例 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气过氧化氢水+氧气 碳+氧气二氧化碳硫+氧气二氧化硫铁+氧气四氧化三铁
关系 都是化学反应的 ，二者属于并列关系
即学即练
1．下列反应既不是是化合反应，又不是分解反应的是
A． B．
C． D．
考点一 催化剂和催化作用
【例1】（多选）美国科学家David MacMillan和德国科学家Benjamin List因“在不对称有机催化研究方面的进展”被授予诺贝尔化学奖。下列有关催化剂的说法正确的是
A．每个化学反应只有一种催化剂 B．催化剂不影响生成物的质量
C．反应前后催化剂的质量和化学性质不变 D．只有二氧化锰才能作催化剂
【变式1-1】下列有关催化剂的说法，正确的是
A．化学反应前后催化剂的质量、体积和化学性质都不变
B．化学反应中催化剂能改变反应速率
C．二氧化锰不是唯一的催化剂，但二氧化锰只能作催化剂
D．催化剂可以增加生成物的质量
【变式1-2】某实验小组设计了如下实验探究过氧化氢分解中二氧化锰的作用。下列说法不正确的是
A．实验甲中带火星的木条未复燃是因为过氧化氢常温下不分解
B．实验甲、乙说明能加快过氧化氢分解
C．实验乙、丙说明反应前后的化学性质不变
D．要说明是过氧化氢分解的催化剂，还需称量实验前后的质量
【变式1-3】【问题一】铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁能做过氧化氢分解的催化剂吗？
【作出猜想】氧化铁能做过氧化氢分解的催化剂。
【设计实验】
实验步骤：
I.如图实验，向A、B两支试管中分别加入5mL5%的过氧化氢溶液，B试管中加入ag氧化铁，再把带火星的木条分别伸入A、B两支试管，观察实验现象；
Ⅱ.当B试管中无明显现象后，向B试管中重新加入适量5%的过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入B试管，如此反复多次实验，观察实验现象；
Ⅲ.将实验Ⅱ中的剩余物过滤，并将所得氧化铁进行洗净、__________、称量。
（1）步骤I的实验现象是 ，说明氧化铁能加快过氧化氢的分解速率。
（2）步骤Ⅱ的实验目的是 。
（3）步骤Ⅲ缺少的实验步骤是 。
【问题二】同学们想探究过氧化氢溶液的浓度及催化剂种类对反应速率的影响，在其他条件相同的情况下进行了4次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。
实验 30%过氧化氢溶液的质量/g 加入水的体积/mL 物质质量 收集时间/s
1 10 40 二氧化锰5g 200
2 20 30 二氧化锰5g 100
3 30 20 二氧化锰5g 67
4 30 20 氧化铁______g m
（4）相同条件下，实验1、2、3对比，实验3产生氧气的速率最快，说明 。
（5）实验4中氧化铁的质量是 g，m （填“大于”、“小于”或“等于”）67，说明二氧化锰的催化效果更好。
【拓展延伸】
（6）通过以上探究，你对催化剂的认识是 （写2点）。
考点二 有关分解反应和化合反应的综合考查
【例2】化合反应、分解反应、氧化反应的关系可用下图表示。反应①酒精+氧气水+二氧化碳，应填到 处，反应②碳酸→二氧化碳+水，应填到 处。(填字母)
【变式2-1】下列有关氧化反应、化合反应和分解反应的说法，不正确的是
A．物质与氧气发生的反应属于氧化反应
B．一个反应如果是分解反应，就不可能同时是化合反应
C．化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应
D．生成两种或两种以上物质的反应一定是分解反应
【变式2-2】下列有关叙述、对应的文字表达式和基本反应类型均正确的是
A．用硫粉测定空气中氧气含量： 化合反应
B．实验室用过氧化氢溶液制氧气： 分解反应
C．石蜡可以燃烧： 氧化反应
D．拉瓦锡研究空气成分的一个反应： 化合反应
【变式2-3】下列属于化合反应的是
A．过氧化氢水+氧气 B．碳酸→水+二氧化碳
C．镁+氧气氧化镁 D．蜡烛+氧气水+二氧化碳
基础达标
1．下列说法正确的是
A．化合反应和分解反应不一定都是化学变化
B．催化剂在化学反应前后的质量和性质都没有发生改变
C．氧化反应不一定都是化合反应
D．一种催化剂只能催化一种反应
2．下列应用及符号表达式符合题意且书写及基本反应类型均正确的是
A．实验室用过氧化氢溶液制氧气 分解反应
B．红磷燃烧 化合反应
C．拉瓦锡研究空气成分 分解反应
D．含硫煤燃烧产生有刺激性气味的气体 氧化反应
3．两份完全相同的过氧化氢溶液a和b，a中加入少量二氧化锰，b中不添加二氧化锰，放出氧气的质量与时间的关系图像正确的是
A．B．C．D．
4．下列反应中，既不属于化合反应，又不属于分解反应的是
A．酒精+氧气水+二氧化碳
B．氢气+氧气水
C．碱式碳酸铜氧化铜+水+二氧化碳
D．氧化钙+水→氢氧化钙
5．如图所示同学们利用生活中简单的材料制作了便于携带的简易供氧器。过碳酸钠固体易溶于水，遇水分解为碳酸钠和过氧化氢。下列说法不正确的是
A．过碳酸钠需密封保存 B．二氧化锰起催化作用
C．可通过加湿仓控制产生氧气的速率 D．该装置体现了氧气不易溶于水
6．下列反应既不是分解反应，又不是化合反应的是
A．水氢气+氧气 B．氧化汞氧气+汞
C．石蜡+氧气水+二氧化碳 D．红磷+氧气五氧化二磷
7．利用下图1装置研究过氧化氢的反应，所得结果如下图2所示，下列说法不正确的是
A．图2中的a点对应的操作是推动注射器活塞
B．对比c点利e点可以验证反应速率与过氧化氢溶液的浓度有关
C．对比b点和e点不能验证反应速率与过氧化氢溶液的浓度有关
D．该实验不能证明二氧化锰对过氧化氢的分解起催化作用
8．下列关于“物质——在氧气中燃烧的现象——所属基本反应类型”的描述正确的是
A．铁丝——火星四射——化合反应
B．硫——发出微弱的淡蓝色火焰——化合反应
C．红磷——产生大量白烟——氧化反应
D．石蜡——发出白光——分解反应
9．小高同学利用塑料瓶、注射器、饮料管等材料设计了如图所示的简易供氧器。下列分析错误的是
A．甲装置中加入二氧化锰能增加生成氧气的质量
B．乙装置中的水具有观察输出氧气速率的作用
C．用注射器加入过氧化氢溶液可控制反应速率
D．将带火星木条放在乙装置导管口，木条复燃，说明产生了氧气
10．某催化剂可实现H2O与O2反应制备H2O2。向容器中加入100gH2O和适量催化剂，并不断通入O2，保持其他条件不变，分别在20℃、40℃和60℃下进行实验①、②、③，测得H2O2的产量随时间的变化如题图所示。下列说法不正确的是
A．设计实验①、②、③的目的是探究温度对该催化反应的影响
B．实验①说明：20℃，在0~3h内，随着时间的增加，该催化反应持续进行
C．比较实验①、②可知，在0~3h内，40℃比20℃对该催化反应更有利
D．实验③中2h后，H2O与O2不再反应，生成的H2O2开始分解
综合应用
11．现有以下反应：
①红磷+氧气五氧化二磷；②铁+氧气四氧化三铁；
③氧化汞汞+氧气；④酒精+氧气水+二氧化碳；
⑤碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳。
（1）其中属于化合反应的是 (填序号，下同)；属于分解反应的是 。
（2）“某反应不可能既是化合反应又是分解反应”的说法 (填“正确”或“不正确”)，理由是 。
（3）对化学反应、化合反应、分解反应三个概念之间关系的表示，正确的是___________(填字母)。
A． B． C．
12．兴趣小组为了解调控化学反应的方法，进行了下列实验。
（1）实验一：在空气中点燃木炭，再伸入充满氧气的集气瓶中，木炭燃烧更剧烈，说明 会影响化学反应速率。
（2）实验二：图1木条不复燃，图3中的现象为 ，由此可知MnO2可加快H2O2分解的速率。若反应前后MnO2的 和化学性质不变，则MnO2是H2O2分解的催化剂。为寻找该反应的新催化剂，兴趣小组分别用5mL10%H2O2溶液和不同催化剂进行实验，数据如表。分析表中数据，催化效果最好的物质是 。
实验编号 催化剂 收集气体体积 收集气体所用时间
① 2g氧化铁 7.0mL 560s
② 2g土豆 7.0mL 180s
③ 2g生姜 5.1mL 180s
（3）调控化学反应的方法还有很多，下列事例中调控方法相同的是______(填序号)。
A．食品在冰箱中保存不易变质
B．燃煤发电时，把煤块粉碎
C．汽车发动机把汽油喷成雾状进行燃烧
13．空气中氮气的含量最多，氮气在高温、高压条件下可与某些物质发生反应。下图是以空气和其他必要的原料合成氮肥的工业流程。请按要求回答下列问题。
（1）空气中氧气 分数大约是21%。（选填“质量”或“体积”）；
（2）步骤①中发生的是否为分解反应 ；（填“是”或“否”）
（3）步骤③发生反应类型是 ；
（4）图中的其他气体在物质类别中属于 ；（选填“纯净物”或“混合物”）
拓展培优
14．某化学兴趣小组阅读课外资料得知：过氧化氢制氧气除了可用二氧化锰作为催化剂，还可以用氧化铜、马铃薯、铁锈、红砖粉末等物质作为催化剂，于是他们想检验生活中马铃薯是否能作为过氧化氢分解的催化剂。
【提出问题】马铃薯是否能作为过氧化氢分解的催化剂？
【查阅资料】马铃薯中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶对过氧化氢的分解起催化作用。
【设计实验】
（1）化学兴趣小组的同学设计了一系列实验：
实验 实验步骤 实验现象
Ⅰ 取5%的过氧化氢溶液5mL，用带火星的木条伸入试管口 木条不复燃
Ⅱ 取5%的过氧化氢溶液5mL，加入0.5g马铃薯切成豆粒大 木条复燃
Ⅲ 待实验Ⅱ中没有气泡放出后，继续加入5%的过氧化氢溶液 木条
（2）写出实验Ⅱ反应的符号表达式 ；
（3）设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ ；
【得出结论】马铃薯能作为过氯化氢分解的催化剂。
【评价改进】
（4）大家认为此实验结论不严谨。若要确定该实验结论是否正确，还需要再增加一个实验，探究马铃薯的 在化学反应前后是否发生变化。
【实验拓展】某小组同学设计了如图所示装置，定量测定对比马铃薯与二氧化锰的催化效果，实验均以生成25mL气体为准，其他可能的影响因素忽略不计，相关数据见表：
实验编号 3%过氧化氢溶液的体积 其他物质质量 待测数据
Ⅰ 20mL 马铃薯0.5g
Ⅱ 20mL 二氧化锰0.5g
（5）上述实验中“待测数据”是指 。
（6）若则可得出的结论是 。
【实验反思】
（7）影响化学反应速率的因素除了催化剂的种类外，还可能与下列哪些因素有关？______。
A．催化剂的颗粒大小 B．温度 C．反应物的浓度
15．关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组以“探究催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。
【任务一】认识催化剂
（1）催化剂在化工生产中起着重要作用，下列说法正确的是 （填字母）。
A．不加入催化剂化学反应就不能发生
B．在化学反应前后催化剂的化学性质不发生改变
C．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
【任务二】探究催化剂
查阅资料发现氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂，于是进行相应探究。称量0.2g氧化铜，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图所示实验。
（2）填写下表：
步骤①现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 实验结论
试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃 称得氧化铜的质量为 氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂
（3）步骤①③对比可以说明 。
【任务三】探究催化剂的催化效果
分别取10mL5%过氧化氢溶液、1g二氧化锰、1g氧化铜，按图1所示装置进行实验，实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触，测得相同条件下瓶内气压的变化如图2所示。
（4）对比分析图2中的 （填字母）点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。
（5）请从催化剂的角度解释在实验过程中，上述两个反应虽化学反应速率不同，但完全反应后两个装置内压强相同的原因 。
16．学习了CuSO4溶液对H2O2分解有催化作用后，老师告诉大家FeCl3溶液对H2O2分解也有催化作用。为了比较催化效果，镧锎兴趣组同学设计实验展开研究。
【设计实验】配制相同溶质质量分数的FeCl3溶液和CuSO4溶液，用如图实验装置，按下列实验方案，记录注射器中收集相同体积O2所需时间。（水的密度为1g/cm3）
实验 20%双氧水的质量/g 蒸馏水体积/mL FeCl3溶液的量/滴 CuSO4溶液的量/滴 收集时间/s
Ⅰ 10 40 5 0 T1
Ⅱ 10 40 0 5 T2
Ⅲ 10 40 8 0 T3
Ⅳ 20 b 8 0 T4
Ⅴ a 20 c 0 T5
【数据分析】
（1）实验证明，相同条件下FeCl3溶液的催化效果更好，得出该结论的依据是T1 T2（填“>”或“<”）。
（2）实验Ⅲ、IV、V探究H2O2的溶质质量分数对反应速率的影响。
①其中a、c数值分别为 。
②通过实验 （填实验序号）对比，还可得出FeCl3溶液的用量对H2O2分解速率的影响。
③实验测得T3>T4>T5，可得出的结论是 。
（3）实验证明FeCl3溶液和CuSO4溶液都有催化作用。小南提出问题：起催化作用的是溶液中的Cu2+、Fe3+，还是Cl-、？
设计实验进行验证并完成表格：
实验操作 现象与结论
取等体积5%H2O2溶液于两支试管中，分别滴加5滴相同溶质质量分数的CuSO4溶液、Na2SO4溶液 滴CuSO4溶液的试管中迅速产生大量气泡，滴Na2SO4溶液的试管中无明显现象，说明对H2O2分解无明显催化作用
观察到相应现象后，说明Cl-对H2O2分解无明显催化作用。
【实验结论】起催化作用的是溶液中的Fe3+和Cu2+。
【实验反思】结合上述实验探究和所学知识，下列物质中可以促进H2O2分解的有 （填序号）
A．红砖粉末 B．CuCl2溶液 C．Fe2（SO4）3溶液 D．MnO2
答案和解析
教学目标 1.认识催化剂，知道催化剂对化学反应的重要作用。2.了解分解反应的定义，学会辨别反应是否为分解反应。
重点和难点 重点：催化剂和催化作用，分解反应。
◆知识点一 催化剂和催化作用
1.催化剂和催化作用的概念
催化剂 在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫作催化剂
催化作用 催化剂在化学反应中所起的作用叫作催化作用
2.催化剂的特点
①催化剂是针对具体的反应而言的，不能单独地说某种物质是催化剂，且催化剂具有选择性，即某种催化剂只对某个化学反应具有催化作用。②同一化学反应，可有不同的催化剂。如硫酸铜溶液等对过氧化氢的分解也具有催化作用。
3.设计实验验证某物质是否为某反应的催化剂的方法
4.催化剂的作用
催化剂在化工生产中有重要而广泛的应用，生产化肥、农药、化工原料等都要使用催化剂。
①闵恩泽院士(1924—2016)，2007年度国家最高科学技术奖获得者，我国炼油催化剂制造技术奠基人。
即学即练
1．下列关于催化剂的说法正确的是
A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂
B．化学反应前后催化剂的性质保持不变
C．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂
D．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气
【答案】D
【解析】A、二氧化锰不能作很多反应的催化剂，比如高锰酸钾受热分解，二氧化锰是生成物不是催化剂，故A错误；
B、化学反应前后催化剂的化学性质保持不变，物理性质可能会改变，故B错误；
C、在化学反应前后质量不变的物质不一定是该反应的催化剂，也可能是没有参与反应的杂质，故C错误；
D、催化剂可以改变化学反应速率，二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，可以加快过氧化氢分解，不加入二氧化锰，过氧化氢在常温下也能分解产生氧气，只是速率较慢，故D正确；
故选：D。
◆知识点二 分解反应与化合反应的比较
分解反应 化合反应
定义 由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应 由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应
特点 一变多 多变一
通式 X→A+B+… A+B+…→X
举例 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气过氧化氢水+氧气 碳+氧气二氧化碳硫+氧气二氧化硫铁+氧气四氧化三铁
关系 都是化学反应的基本类型，二者属于并列关系
即学即练
1．下列反应既不是是化合反应，又不是分解反应的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】化合反应由两种或两种以上物质生成一种物质；分解反应由一种物质生成两种或两种以上其他物质。
A、，是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，该选项错误；
B、 ，是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，该选项错误；
C、，反应物是两种，生成物也是两种，既不属于化合反应，也不属于分解反应 ，该选项正确；
D、，是一种物质反应生成两种物质，属于分解反应，该选项错误。
故选C。
考点一 催化剂和催化作用
【例1】（多选）美国科学家David MacMillan和德国科学家Benjamin List因“在不对称有机催化研究方面的进展”被授予诺贝尔化学奖。下列有关催化剂的说法正确的是
A．每个化学反应只有一种催化剂 B．催化剂不影响生成物的质量
C．反应前后催化剂的质量和化学性质不变 D．只有二氧化锰才能作催化剂
【答案】BC
【解析】A、每个化学反应可有多种催化剂，如二氧化锰、氧化铜等都能做过氧化氢分解的催化剂。不符合题意；
B、催化剂只改变反应速率，不影响生成物的质量。符合题意；
C、在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂(又叫触媒)。催化剂的特点可以概括为“一变二不变”，一变是能够改变化学反应速率，二不变是指质量和化学性质在化学反应前后保持不变。符合题意；
D、不是只有二氧化锰可以做催化剂，如氧化铜可作过氧化氢分解的催化剂。不符合题意。
故选BC。
【变式1-1】下列有关催化剂的说法，正确的是
A．化学反应前后催化剂的质量、体积和化学性质都不变
B．化学反应中催化剂能改变反应速率
C．二氧化锰不是唯一的催化剂，但二氧化锰只能作催化剂
D．催化剂可以增加生成物的质量
【答案】B
【解析】A、催化剂在化学反应前后质量、化学性质不变，但物理性质（如体积、状态）可能改变。A错误；
B、催化剂的作用是改变（加快或减慢）反应速率，B正确；
C、二氧化锰是常见催化剂，但并非唯一（如硫酸铜也可催化过氧化氢分解）。此外，二氧化锰在某些反应中是生成物（如高锰酸钾分解），而非催化剂。C错误；
D、催化剂只影响反应速率，不改变生成物质量（生成物质量由反应物决定）。D错误。
故选B。
【变式1-2】某实验小组设计了如下实验探究过氧化氢分解中二氧化锰的作用。下列说法不正确的是
A．实验甲中带火星的木条未复燃是因为过氧化氢常温下不分解
B．实验甲、乙说明能加快过氧化氢分解
C．实验乙、丙说明反应前后的化学性质不变
D．要说明是过氧化氢分解的催化剂，还需称量实验前后的质量
【答案】A
【解析】A、实验甲中带火星的木条不复燃，是因为过氧化氢分解放出氧气的量很少，故A符合题意；
B、对比实验甲和实验乙，实验甲中带火星的木条不复燃，实验乙中带火星的木条复燃，说明MnO2能加快过氧化氢分解，故B不符合题意；
C、实验丙中带火星的木条复燃，则通过对比实验乙和实验丙，说明反应前后MnO2的化学性质不变，故C不符合题意；
D、催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变。则要说明MnO2是过氧化氢分解的催化剂，还需称量实验前后MnO2的质量，故D不符合题意。
故选A。
【变式1-3】【问题一】铁锈的主要成分是氧化铁，氧化铁能做过氧化氢分解的催化剂吗？
【作出猜想】氧化铁能做过氧化氢分解的催化剂。
【设计实验】
实验步骤：
I.如图实验，向A、B两支试管中分别加入5mL5%的过氧化氢溶液，B试管中加入ag氧化铁，再把带火星的木条分别伸入A、B两支试管，观察实验现象；
Ⅱ.当B试管中无明显现象后，向B试管中重新加入适量5%的过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入B试管，如此反复多次实验，观察实验现象；
Ⅲ.将实验Ⅱ中的剩余物过滤，并将所得氧化铁进行洗净、__________、称量。
（1）步骤I的实验现象是 ，说明氧化铁能加快过氧化氢的分解速率。
（2）步骤Ⅱ的实验目的是 。
（3）步骤Ⅲ缺少的实验步骤是 。
【问题二】同学们想探究过氧化氢溶液的浓度及催化剂种类对反应速率的影响，在其他条件相同的情况下进行了4次实验，记录各收集一瓶相同体积氧气所需要的时间。
实验 30%过氧化氢溶液的质量/g 加入水的体积/mL 物质质量 收集时间/s
1 10 40 二氧化锰5g 200
2 20 30 二氧化锰5g 100
3 30 20 二氧化锰5g 67
4 30 20 氧化铁______g m
（4）相同条件下，实验1、2、3对比，实验3产生氧气的速率最快，说明 。
（5）实验4中氧化铁的质量是 g，m （填“大于”、“小于”或“等于”）67，说明二氧化锰的催化效果更好。
【拓展延伸】
（6）通过以上探究，你对催化剂的认识是 （写2点）。
【答案】（1）A中无明显现象，B中带火星的木条复燃
（2）验证反应前后氧化铁化学性质是否改变
（3）干燥
（4）其它条件相同时，过氧化氢溶液浓度越大，反应速率越快
（5）5 大于
（6）催化剂能变反应速率、同一化学反应的催化剂可能不止一种
【解析】（1）步骤I的实验现象是A中无明显现象，B中带火星的木条复燃，说明氧化铁能加快过氧化氢的分解速率；
（2）步骤II的实验目的是验证反应前后氧化铁化学性质是否改变；
（3）步骤Ⅲ中将实验Ⅱ中的剩余物过滤，并将所得氧化铁进行洗净、干燥、称量，步骤Ⅲ缺少的实验步骤是干燥；
（4）相同条件下，实验1、2、3对比，实验3产生氧气速率最快，说明其它条件相同时，过氧化氢溶液浓度越大，反应速率越快；
（5）为了进行对比，实验4中氢化铁的质量是5g，m 大于67，说明二氧化锰的催化效果更好；
（6）通过以上探究，对催化剂的认识是催化剂能变反应速率、同一化学反应的催化剂可能不止一种。
考点二 有关分解反应和化合反应的综合考查
【例2】化合反应、分解反应、氧化反应的关系可用下图表示。反应①酒精+氧气水+二氧化碳，应填到 处，反应②碳酸→二氧化碳+水，应填到 处。(填字母)
【答案】 c d
【解析】，该反应不符合“一变多”或“多变一”的特点，不属于分解反应或化合反应，该反应是物质与氧气发生的化学反应，属于氧化反应，故应填到c处；
，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，应该填到d处。
【变式2-1】下列有关氧化反应、化合反应和分解反应的说法，不正确的是
A．物质与氧气发生的反应属于氧化反应
B．一个反应如果是分解反应，就不可能同时是化合反应
C．化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应
D．生成两种或两种以上物质的反应一定是分解反应
【答案】D
【解析】 A、物质与氧气发生的反应属于氧化反应，选项正确；
B、分解反应为一种反应物分解生成两种或两种以上物质的反应，化合反应为两种或两种以上物质反应生成一种物质的反应，一个反应如果是分解反应，就不可能同时是化合反应，选项正确；
C、化合反应不一定是氧化反应，氧化反应不一定是化合反应。如氧化钙与水生成氢氧化钙（化合反应，非氧化反应）。酒精燃烧生成二氧化碳和水（氧化反应，但生成物多，非化合反应）。选项正确；
D、生成两种或两种以上物质的反应不一定是分解反应，如酒精燃烧生成二氧化碳和水，选项错误；
故选D。
【变式2-2】下列有关叙述、对应的文字表达式和基本反应类型均正确的是
A．用硫粉测定空气中氧气含量： 化合反应
B．实验室用过氧化氢溶液制氧气： 分解反应
C．石蜡可以燃烧： 氧化反应
D．拉瓦锡研究空气成分的一个反应： 化合反应
【答案】D
【解析】A、硫在空气中燃烧生成二氧化硫气体，虽除去了氧气，但增加了新的气体，没有形成压强差，不能用来测定空气中氧气含量，故选项错误；
B、实验室用过氧化氢溶液制氧气的反应是过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的文字表达式为：，该反应符合一变多的特点，基本反应类型属于分解反应，故选项错误；
C、该文字表达式书写完全正确，但氧化反应不是基本反应类型，故选项错误；
D、拉瓦锡研究空气成分时，利用汞消耗氧气生成氧化汞，该文字表达式书写完全正确，该反应符合“多变一”的形式，属于化合反应，故选项正确。
故选D。
【变式2-3】下列属于化合反应的是
A．过氧化氢水+氧气 B．碳酸→水+二氧化碳
C．镁+氧气氧化镁 D．蜡烛+氧气水+二氧化碳
【答案】C
【解析】A、该反应是一种物质生成两种物质，符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项错误；
B、该反应是一种物质生成两种物质，符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项错误；
C、该反应是两种物质生成一种物质，符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项正确；
D、该反应的生成物是两种，不符合“多变一”的特征，不属于化合反应，故选项错误；
故选：C。
基础达标
1．下列说法正确的是
A．化合反应和分解反应不一定都是化学变化
B．催化剂在化学反应前后的质量和性质都没有发生改变
C．氧化反应不一定都是化合反应
D．一种催化剂只能催化一种反应
【答案】C
【解析】A、化合反应是两种或两种以上物质反应后生成一种物质的反应，分解反应是一种物质反应后生成两种或两种以上的物质，化合反应与分解反应均有新物质生成，属于化学变化，故选项说法错误；
B、催化剂在化学反应前后的质量和化学性质（不是性质）都没有发生改变，故选项说法错误；
C、氧化反应不一定都是化合反应，例如甲烷和氧气点燃生成二氧化碳和水，该反应属于氧化反应，但不是化合反应，故选项说法正确；
D、一种催化剂可以催化多个化学反应，如二氧化锰在过氧化氢和氯酸钾制取氧气的实验中都可以做催化剂，故选项说法错误；
故选：C。
2．下列应用及符号表达式符合题意且书写及基本反应类型均正确的是
A．实验室用过氧化氢溶液制氧气 分解反应
B．红磷燃烧 化合反应
C．拉瓦锡研究空气成分 分解反应
D．含硫煤燃烧产生有刺激性气味的气体 氧化反应
【答案】C
【解析】A、过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的符号表达式为：，反应物是一种，生成物是两种，属于分解反应，该选项不正确；
B、红磷燃烧生成五氧化二磷，反应的符号表达式为：，反应物是两种，生成物是一种，属于化合反应，该选项不正确；
C、氧化汞在加热下生成汞和氧气，反应的符号表达式为：，反应物是一种，生成物是两种，属于分解反应，该选项正确；
D、硫燃烧生成二氧化硫，反应的符号表达式为：，该化学反应的反应物是两种，生成物是一种，属于化合反应，氧化反应不属于基本反应类型，该选项不正确。
故选C。
3．两份完全相同的过氧化氢溶液a和b，a中加入少量二氧化锰，b中不添加二氧化锰，放出氧气的质量与时间的关系图像正确的是
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】两份完全相同的过氧化氢溶液a和b，a中加入少量二氧化锰，b中不添加二氧化锰，二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，但不能改变生成氧气的质量，所以最终生成氧气的质量相等，且a完全反应所需的时间少。两份过氧化氢溶液都是一开始就分解。
故选C。
4．下列反应中，既不属于化合反应，又不属于分解反应的是
A．酒精+氧气水+二氧化碳
B．氢气+氧气水
C．碱式碳酸铜氧化铜+水+二氧化碳
D．氧化钙+水→氢氧化钙
【答案】A
【解析】A、该反应的反应物有两种，生成物有两种，不符合“多变一”及“一变多”反应特点，不属于化合、分解反应，符合题意；
B、该反应的反应物有两种，生成物有一种，符合“多变一”反应特点，属于化合反应，不符合题意；
C、该反应的反应物有一种，生成物有三种，符合“一变多”反应特点，属于分解反应，不符合题意；
D、该反应的反应物有两种，生成物有一种，符合“多变一”反应特点，属于化合反应，不符合题意。
故选A。
5．如图所示同学们利用生活中简单的材料制作了便于携带的简易供氧器。过碳酸钠固体易溶于水，遇水分解为碳酸钠和过氧化氢。下列说法不正确的是
A．过碳酸钠需密封保存 B．二氧化锰起催化作用
C．可通过加湿仓控制产生氧气的速率 D．该装置体现了氧气不易溶于水
【答案】C
【解析】A、过碳酸钠易溶于水，应密封保存，故正确；
B、二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，起到催化作用，故正确；
C、加湿仓可以观察氧气的产生速率，但不能调节反应仓的反应速率，故错误；
D、氧气通入水中，从而收集氧气，说明氧气不易溶于水，故正确。
故选A。
6．下列反应既不是分解反应，又不是化合反应的是
A．水氢气+氧气 B．氧化汞氧气+汞
C．石蜡+氧气水+二氧化碳 D．红磷+氧气五氧化二磷
【答案】C
【分析】分解反应由一种物质反应生成两种或两种以上物质；化合反应由两种或两种以上物质反应生成一种物质。
【解析】A、，该反应是由一种物质生成两种物质，符合 “一变多” 的特征，属于分解反应，A 不符合题意；
B、，该反应是由一种物质生成两种物质，符合 “一变多” 的特征，属于分解反应，B 不符合题意；
C、，该反应的反应物和生成物都是两种，既不符合 “多变一”，也不符合 “一变多”，既不是化合反应也不是分解反应，C 符合题意；
D、，该反应是由两种物质生成一种物质，符合 “多变一” 的特征，属于化合反应，D 不符合题意。
故选C。
7．利用下图1装置研究过氧化氢的反应，所得结果如下图2所示，下列说法不正确的是
A．图2中的a点对应的操作是推动注射器活塞
B．对比c点利e点可以验证反应速率与过氧化氢溶液的浓度有关
C．对比b点和e点不能验证反应速率与过氧化氢溶液的浓度有关
D．该实验不能证明二氧化锰对过氧化氢的分解起催化作用
【答案】C
【解析】A、由图2可知，a点时氧气浓度开始逐渐增大，说明a点对应的操作是推动注射器活塞，过氧化氢溶液进入锥形瓶中，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，氧气浓度增大，说法正确，不符合题意；
B、由图2可知，c、e点是相同时间内收集氧气的体积分数①大于②，①②的溶液浓度不同，则对比c点和e点能验证反应速率与的浓度有关，说法正确，不符合题意；
C、由图2可知，b、e点是收集相同体积分数氧气所需的时间①小于②，①②的溶液浓度不同，则对比b点和e点能验证反应速率与的浓度有关，说法错误，符合题意；
D、该实验的变量是过氧化氢溶液的浓度，两组实验均有二氧化锰，故该实验不能证明二氧化锰对过氧化氢的分解起催化作用，说法正确，不符合题意。
故选C。
8．下列关于“物质——在氧气中燃烧的现象——所属基本反应类型”的描述正确的是
A．铁丝——火星四射——化合反应
B．硫——发出微弱的淡蓝色火焰——化合反应
C．红磷——产生大量白烟——氧化反应
D．石蜡——发出白光——分解反应
【答案】A
【解析】A. 铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，生成黑色固体，选项正确；反应符合多变一，属于化合反应，反应类型正确。符合题意；
B. 硫在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰（在空气中燃烧才是淡蓝色火焰），选项错误；反应符合多变一，属于化合反应，反应类型正确。不符合题意；
C. 红磷在氧气中燃烧产生大量白烟，现象正确；但反应类型应为化合反应，而“氧化反应”不属于基本反应类型，反应类型错误。不符合题意；
D. 石蜡在氧气中燃烧发出白光，现象正确；但反应生成CO2和H2O，反应物为石蜡和O2，生成物为两种，不符合分解反应（需一种反应物生成多种产物），反应类型错误。不符合题意；
故选A。
9．小高同学利用塑料瓶、注射器、饮料管等材料设计了如图所示的简易供氧器。下列分析错误的是
A．甲装置中加入二氧化锰能增加生成氧气的质量
B．乙装置中的水具有观察输出氧气速率的作用
C．用注射器加入过氧化氢溶液可控制反应速率
D．将带火星木条放在乙装置导管口，木条复燃，说明产生了氧气
【答案】A
【解析】A、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，甲装置中加入二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，不能增加生成氧气的质量，故A符合题意；
B、可通过观察乙装置水中产生气泡的多少，来判断氧气的生成速率，即乙装置中的水具有观察输出氧气速率的作用，故B不符合题意；
C、通过注射器可以控制液体滴加的速度，从而控制反应速率，故C不符合题意；
D、氧气具有助燃性，则将带火星木条放在乙装置导管口，木条复燃，说明产生了氧气，故D不符合题意。
故选A。
10．某催化剂可实现H2O与O2反应制备H2O2。向容器中加入100gH2O和适量催化剂，并不断通入O2，保持其他条件不变，分别在20℃、40℃和60℃下进行实验①、②、③，测得H2O2的产量随时间的变化如题图所示。下列说法不正确的是
A．设计实验①、②、③的目的是探究温度对该催化反应的影响
B．实验①说明：20℃，在0~3h内，随着时间的增加，该催化反应持续进行
C．比较实验①、②可知，在0~3h内，40℃比20℃对该催化反应更有利
D．实验③中2h后，H2O与O2不再反应，生成的H2O2开始分解
【答案】D
【解析】A、保持其他条件不变，分别在20℃、40℃和60℃下进行实验①、②、③，变量为温度，则目的是探究温度对该催化反应的影响，故A不符合题意；
B、由图可知，20℃，在0~3h内，H2O2的产量随着时间的增加，说明该催化反应持续进行，故B不符合题意；
C、由图可知，0~3h内，40℃的H2O2产量始终高于20℃，说明在0~3h内，40℃比20℃对该催化反应更有利，故C不符合题意；
D、实验③（60℃）在2h后H2O2产量不再增加，不能说明生成的H2O2开始分解，可能是高温下催化剂活性降低或失活，导致反应速率显著下降，故D符合题意。
故选D。
综合应用
11．现有以下反应：
①红磷+氧气五氧化二磷；②铁+氧气四氧化三铁；
③氧化汞汞+氧气；④酒精+氧气水+二氧化碳；
⑤碳酸钙+盐酸→氯化钙+水+二氧化碳。
（1）其中属于化合反应的是 (填序号，下同)；属于分解反应的是 。
（2）“某反应不可能既是化合反应又是分解反应”的说法 (填“正确”或“不正确”)，理由是 。
（3）对化学反应、化合反应、分解反应三个概念之间关系的表示，正确的是___________(填字母)。
A． B． C．
【答案】（1）①② ③
（2）正确 化合反应的特征是“多变一”，反应物必须是两种或两种以上，分解反应的特征是“一变多”，反应物必须是一种，两种反应是并列关系
（3）A
【解析】（1）化合反应由两种或两种以上物质反应生成一种物质，则属于化合反应的是①②；
分解反应由一种物质反应生成两种或两种以上物质，则属于分解反应的是③；
（2）化合反应的特征是“多变一”，反应物必须是两种或两种以上，分解反应的特征是“一变多”，反应物必须是一种，因此“某反应不可能既是化合反应又是分解反应”，说法正确；
（3）化合反应和分解反应属于并列关系，两者都属于化学反应，即化学反应包含化合反应和分解反应。
故选A。
12．兴趣小组为了解调控化学反应的方法，进行了下列实验。
（1）实验一：在空气中点燃木炭，再伸入充满氧气的集气瓶中，木炭燃烧更剧烈，说明 会影响化学反应速率。
（2）实验二：图1木条不复燃，图3中的现象为 ，由此可知MnO2可加快H2O2分解的速率。若反应前后MnO2的 和化学性质不变，则MnO2是H2O2分解的催化剂。为寻找该反应的新催化剂，兴趣小组分别用5mL10%H2O2溶液和不同催化剂进行实验，数据如表。分析表中数据，催化效果最好的物质是 。
实验编号 催化剂 收集气体体积 收集气体所用时间
① 2g氧化铁 7.0mL 560s
② 2g土豆 7.0mL 180s
③ 2g生姜 5.1mL 180s
（3）调控化学反应的方法还有很多，下列事例中调控方法相同的是______(填序号)。
A．食品在冰箱中保存不易变质
B．燃煤发电时，把煤块粉碎
C．汽车发动机把汽油喷成雾状进行燃烧
【答案】（1）反应物的浓度(或氧气的浓度)
（2）木条复燃 质量 土豆
（3）BC
【解析】（1）在空气中点燃木炭，再伸入充满氧气的集气瓶中，木炭燃烧更剧烈。空气中氧气体积分数约为21%，集气瓶中是纯氧，氧气浓度不同，说明反应物浓度会影响化学反应速率，故填：反应物的浓度(或氧气的浓度) 。
（2）MnO2可加快H2O2分解速率，产生更多氧气，所以图 3 中的现象为带火星的木条复燃。
催化剂的特点是 “一变两不变”，即能改变反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后不变；所以若反应前后MnO2的质量和化学性质不变，则MnO2是H2O2分解的催化剂 。
分析表中数据，收集相同体积（7.0mL ）气体时，土豆作催化剂所用时间（180s ）比氧化铁（560s ）短；收集气体时土豆和生姜所用时间相同，但土豆收集气体体积更大，所以催化效果最好的物质是土豆。
（3）A、食品在冰箱中保存不易变质，是利用低温减慢化学反应速率，调控方法是改变温度。
B、燃煤发电时把煤块粉碎，增大了煤与氧气的接触面积，加快反应速率，调控方法是增大反应物接触面积 。
C、汽车发动机把汽油喷成雾状进行燃烧，增大了汽油与氧气的接触面积，加快反应速率，调控方法是增大反应物接触面积 。
所以调控方法相同的是BC 。
13．空气中氮气的含量最多，氮气在高温、高压条件下可与某些物质发生反应。下图是以空气和其他必要的原料合成氮肥的工业流程。请按要求回答下列问题。
（1）空气中氧气 分数大约是21%。（选填“质量”或“体积”）；
（2）步骤①中发生的是否为分解反应 ；（填“是”或“否”）
（3）步骤③发生反应类型是 ；
（4）图中的其他气体在物质类别中属于 ；（选填“纯净物”或“混合物”）
【答案】（1）体积
（2）否
（3）氧化反应
（4）混合物
【解析】（1）空气中氧气的体积分数大约是21%；
（2）步骤①只是将空气分离成氮气、氧气等，通过该过程没有新物质产生，不属于分解反应；
（3）步骤③中氨在催化剂条件下与氧气反应生成一氧化氮和水，该反应属于氧化反应；
（4）“其他气体”是指空气中除氮、氧以外的二氧化碳、稀有气体等，属于混合物。
拓展培优
14．某化学兴趣小组阅读课外资料得知：过氧化氢制氧气除了可用二氧化锰作为催化剂，还可以用氧化铜、马铃薯、铁锈、红砖粉末等物质作为催化剂，于是他们想检验生活中马铃薯是否能作为过氧化氢分解的催化剂。
【提出问题】马铃薯是否能作为过氧化氢分解的催化剂？
【查阅资料】马铃薯中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶对过氧化氢的分解起催化作用。
【设计实验】
（1）化学兴趣小组的同学设计了一系列实验：
实验 实验步骤 实验现象
Ⅰ 取5%的过氧化氢溶液5mL，用带火星的木条伸入试管口 木条不复燃
Ⅱ 取5%的过氧化氢溶液5mL，加入0.5g马铃薯切成豆粒大 木条复燃
Ⅲ 待实验Ⅱ中没有气泡放出后，继续加入5%的过氧化氢溶液 木条
（2）写出实验Ⅱ反应的符号表达式 ；
（3）设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ ；
【得出结论】马铃薯能作为过氯化氢分解的催化剂。
【评价改进】
（4）大家认为此实验结论不严谨。若要确定该实验结论是否正确，还需要再增加一个实验，探究马铃薯的 在化学反应前后是否发生变化。
【实验拓展】某小组同学设计了如图所示装置，定量测定对比马铃薯与二氧化锰的催化效果，实验均以生成25mL气体为准，其他可能的影响因素忽略不计，相关数据见表：
实验编号 3%过氧化氢溶液的体积 其他物质质量 待测数据
Ⅰ 20mL 马铃薯0.5g
Ⅱ 20mL 二氧化锰0.5g
（5）上述实验中“待测数据”是指 。
（6）若则可得出的结论是 。
【实验反思】
（7）影响化学反应速率的因素除了催化剂的种类外，还可能与下列哪些因素有关？______。
A．催化剂的颗粒大小 B．温度 C．反应物的浓度
【答案】（1）复燃
（2）
（3）作对照
（4）质量
（5）排水法收集25mL氧气所用时间
（6）二氧化锰催化效果好
（7）ABC
【解析】（1）马铃薯中含有过氧化氢酶，过氧化氢酶对过氧化氢的分解起催化作用，根据催化剂反应前后化学性质不变，可知待实验Ⅱ中没有气泡放出后，继续加入5%的过氧化氢溶液，马铃薯仍能催化过氧化氢产生氧气，所以用带火星的小木条伸入试管口木条仍会复燃；
（2）实验Ⅱ反应为过氧化氢在马铃薯作催化剂的条件下分解产生水和氧气，故符号表达式为：；
（3）设计实验Ⅰ的目的是与实验Ⅱ形式对照，说明马铃薯可以加速过氧化氢分解；
（4）根据催化剂的定义：在化学反应里能改变反应物化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质，故还应探究马铃薯的质量在化学反应前后是否发生变化；
（5）所示装置对比淀粉与二氧化锰的催化效果，实验均以生成25mL气体为准，分析实验方案可知，“待测数据”是指收集25mL氧气所需的时间；
（6）若a >b，说明过氧化氢在二氧化锰催化作用下产生气体速度快，则可得出的结论是在其他条件相同时，二氧化锰比马铃薯的催化效果好；
（7）A、催化剂的颗粒大小会影响接触面积，接触面积越大反应越快，所以颗粒大小有可能会影响化学反应速率，符合题意；
B、温度越高分子的运动速度越快，所以温度有可能会影响化学反应速率，符合题意；
C、反应物的浓度越大单位空间内的粒子个数就越多，相互接触的概率就更大，发应就更剧烈，所以反应物的浓度有可能会影响化学反应速率，符合题意；
故选ABC。
15．关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组以“探究催化剂的奥秘”为题展开了项目式学习。
【任务一】认识催化剂
（1）催化剂在化工生产中起着重要作用，下列说法正确的是 （填字母）。
A．不加入催化剂化学反应就不能发生
B．在化学反应前后催化剂的化学性质不发生改变
C．用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物
【任务二】探究催化剂
查阅资料发现氧化铜也可以作为过氧化氢分解的催化剂，于是进行相应探究。称量0.2g氧化铜，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图所示实验。
（2）填写下表：
步骤①现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 实验结论
试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃 称得氧化铜的质量为 氧化铜是过氧化氢分解反应的催化剂
（3）步骤①③对比可以说明 。
【任务三】探究催化剂的催化效果
分别取10mL5%过氧化氢溶液、1g二氧化锰、1g氧化铜，按图1所示装置进行实验，实验时倾斜锥形瓶使过氧化氢溶液与催化剂完全接触，测得相同条件下瓶内气压的变化如图2所示。
（4）对比分析图2中的 （填字母）点，可知化学反应速率与催化剂的种类有关。
（5）请从催化剂的角度解释在实验过程中，上述两个反应虽化学反应速率不同，但完全反应后两个装置内压强相同的原因 。
【答案】（1）B
（2）0.2g 产生大量气泡
（3）氧化铜能加快过氧化氢的分解
（4）b、d
（5）催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的产量
【解析】（1）A、不加入催化剂化学反应也能发生，如不加入催化剂，过氧化氢也能分解生成氧气，但是分解速率很慢，不符合题意；
B、在化学反应前后，催化剂的质量和化学性质不发生改变，符合题意；
C、用作催化剂的物质可能是其他反应的反应物或生成物，如二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，也是高锰酸钾加热制取氧气的生成物，不符合题意；
故选：B；
（2）结论为：氧化铜是过氧化氢的催化剂，催化剂化学反应前后，质量和化学性质不变，故步骤⑥：称得氧化铜的质量为0.2g；步骤⑦现象：产生大量气泡，带火星的木条复燃；
（3）步骤①中未加入氧化铜，试管中有极少量气泡产生，带火星的木条没有复燃，③中加入了氧化铜，带火星的木条复燃，步骤①③对比可以说明：氧化铜能加快过氧化氢的分解速率；
（4）对比分析图2中的ac点（产生相同体积气体所需时间不同）或bd点（相同时间内产生气体的体积不同），可知化学反应速率与催化剂的种类有关；
（5） 催化剂只能改变化学反应速率，不能改变生成物的质量，这两个反应过氧化氢的浓度和体积相同，生成气体的质量相同，故完全反应后两个装置内压强相同。
16．学习了CuSO4溶液对H2O2分解有催化作用后，老师告诉大家FeCl3溶液对H2O2分解也有催化作用。为了比较催化效果，镧锎兴趣组同学设计实验展开研究。
【设计实验】配制相同溶质质量分数的FeCl3溶液和CuSO4溶液，用如图实验装置，按下列实验方案，记录注射器中收集相同体积O2所需时间。（水的密度为1g/cm3）
实验 20%双氧水的质量/g 蒸馏水体积/mL FeCl3溶液的量/滴 CuSO4溶液的量/滴 收集时间/s
Ⅰ 10 40 5 0 T1
Ⅱ 10 40 0 5 T2
Ⅲ 10 40 8 0 T3
Ⅳ 20 b 8 0 T4
Ⅴ a 20 c 0 T5
【数据分析】
（1）实验证明，相同条件下FeCl3溶液的催化效果更好，得出该结论的依据是T1 T2（填“>”或“<”）。
（2）实验Ⅲ、IV、V探究H2O2的溶质质量分数对反应速率的影响。
①其中a、c数值分别为 。
②通过实验 （填实验序号）对比，还可得出FeCl3溶液的用量对H2O2分解速率的影响。
③实验测得T3>T4>T5，可得出的结论是 。
（3）实验证明FeCl3溶液和CuSO4溶液都有催化作用。小南提出问题：起催化作用的是溶液中的Cu2+、Fe3+，还是Cl-、？
设计实验进行验证并完成表格：
实验操作 现象与结论
取等体积5%H2O2溶液于两支试管中，分别滴加5滴相同溶质质量分数的CuSO4溶液、Na2SO4溶液 滴CuSO4溶液的试管中迅速产生大量气泡，滴Na2SO4溶液的试管中无明显现象，说明对H2O2分解无明显催化作用
观察到相应现象后，说明Cl-对H2O2分解无明显催化作用。
【实验结论】起催化作用的是溶液中的Fe3+和Cu2+。
【实验反思】结合上述实验探究和所学知识，下列物质中可以促进H2O2分解的有 （填序号）
A．红砖粉末 B．CuCl2溶液 C．Fe2（SO4）3溶液 D．MnO2
【答案】（1）＜
（2）30；8 Ⅰ、Ⅲ 相同条件下，过氧化氢溶液的溶质质量分数越大，反应速率越快
（3）取等体积5%H2O2溶液于两支试管中，分别滴加5滴相同溶质质量分数的FeCl3溶液、NaCl溶液 ABCD
【解析】（1）实验证明，相同条件下FeCl3溶液的催化效果更好，则使用氯化铁作催化剂时，收集等体积氧气所需时间较短，则得出该结论的依据是：T1＜T2；
（2）①实验Ⅲ、IV、V探究H2O2的溶质质量分数对反应速率的影响，根据控制变量法，过氧化氢的溶质质量分数不同，其他因素相同，则氯化铁溶液的量相同，则c=8，双氧水和蒸馏水的质量和应相同，则a=40+10-20=30；
②实验Ⅰ、Ⅲ中氯化铁溶液的量不同，其他因素相同，故通过实验Ⅰ、Ⅲ的对比，还可得出FeCl3溶液的用量对H2O2分解速率的影响；
实验Ⅲ、IV、V探究H2O2的溶质质量分数对反应速率的影响，实验测得T3>T4>T5，说明相同条件下，过氧化氢溶液的溶质质量分数越大，收集等体积氧气所需时间越短，说明相同条件下，过氧化氢溶液的溶质质量分数越大，反应速率越快；
（3）设计实验进行验证：由结论可知，氯离子对过氧化氢分解无明显催化作用，故该实验是探究氯离子对过氧化氢分解的作用，则应选择含氯离子且不含铁离子的物质与氯化铁进行对比实验，故实验操作：取等体积5%H2O2溶液于两支试管中，分别滴加5滴相同溶质质量分数的FeCl3溶液、NaCl溶液；
实验反思：A、红砖粉末中含铁离子，可以促进过氧化氢分解，符合题意；
B、氯化铜溶液中含铜离子，可以促进过氧化氢分解，符合题意；
C、硫酸铁溶液中含铁离子，可以促进过氧化氢分解，符合题意；
D、二氧化锰能促进过氧化的分解，是过氧化氢分解的催化剂，符合题意。
故选ABCD。
解题要点
催化剂的特点：“一变二不变”。
（1）“一变”是指能改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率。
（2）“二不变”是指催化剂本身的质量和化学性质在反应前后均不变。其物理性质，特别是催化剂的状态可能改变。
解题要点
催化剂的特点：“一变二不变”。
（1）“一变”是指能改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率。
（2）“二不变”是指催化剂本身的质量和化学性质在反应前后均不变。其物理性质，特别是催化剂的状态可能改变。
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