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影响化学反应速率的因素探究
一．科学探究题（共25小题）
1．2021年10月6日，诺贝尔化学奖名单公布。本杰明 李斯特和戴维 麦克米伦因在“发展不对称有机催化”方面作出的卓越贡献而获奖，催化剂在生产、生活和科研中的地位越来越重要。化学兴趣小组以“催化剂”为主题，进行大单元学习。
活动一：验证二氧化锰能催化过氧化氢的分解。
某同学用电子天平称取1.0g二氧化锰，按照下图步骤进行探究活动。
（1）说明二氧化锰能加快过氧化氢分解速率的实验现象是 　 　。上述步骤中，对比步骤 　 　（填步骤）序号），说明二氧化锰化学性质在反应前后没有改变。步骤⑤称量，二氧化锰质量仍为1.0g。
得出结论：二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂。
活动二：探究影响过氧化氢分解速率的因素
【猜想假设】猜想1：催化剂的种类
猜想2：过氧化氢溶液的浓度
猜想3：温度
【实验探究】学生利用如图1所示装置，用相同体积的过氧化氢溶液（40mL），以收集50mL的气体为标准，比较反应的快慢，实验方案如表所示：
序号 温度/℃ 过氧化氢溶液浓度 1g催化剂 时间/s
l 20 5% 二氧化锰 36
2 20 10% 二氧化锰 14
3 20 5% 氧化铜 x
4 80 5% 二氧化锰 28
（2）写出实验3发生反应的符号表达式 　 　。
（3）对比实验1和3的数据，得出二氧化锰的催化效果比氧化铜强的实验依据是 　 　。
【拓展延伸】在实验3中，学生将注射器换成了压强传感器，测得了实验过程中装置内压强随时间的变化如图2所示。实验过程中，学生触摸锥形瓶外壁，有发烫的感觉，至反应结束后，发生装置的温度慢慢趋于常温。
（4）根据实验探究推知，过氧化氢分解过程中 　 　（填“吸收”或“放出”）热量。
（5）分析图2发现：反应速率在不断发生改变。反应过程中从开始到结束影响反应速率的因素有 　 　（填2种）。
（6）图2中，CD段压强降低的主要原因是：　 　。
2．过氧化氢溶液俗称双氧水，常温下是一种无色液体，实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气。
【查阅资料】将新制的5%浓度的过氧化氢溶液加热到65℃时就有氧气产生，加热到80℃时就有较多氧气产生。
（1）兴趣小组同学按以下步骤进行实验：①在试管中加入5mL“双氧水”，把带火星的木条伸入试管中，发现木条未复燃；②用酒精灯给上述试管加热，液体中有气泡产生，把带火星的木条伸入试管中，发现木条仍未复燃；③用如图A装置进行操作，带火星的木条复燃，则水槽中冰水所起的作用是 　 　。
（2）如表是兴趣小组同学探究影响过氧化氢分解速率的部分因素的相关实验数据：
实验序号 过氧化氢溶液的浓度/% 过氧化氢溶液的体积/mL 温度/℃ 二氧化锰的用量/g 收集氧气的体积/mL 反应所需的时间/s
① 5 5 20 0.1 4 16.75
② 15 5 20 0.1 4 6.04
③ 30 5 35 0 2 49.21
④ 30 5 55 0 2 x
①请写出实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的文字表达式 　 　。
②表格中的x 　 　49.21（填“＞”、“＝”或“＜”），可知，温度越高，过氧化氢分解速率越快。
③从实验 　 　（填序号）对比可知，过氧化氢分解速率与过氧化氢溶液的浓度有关。
（3）兴趣小组设计实验比较二氧化锰、氧化铜对过氧化氢分解速率的影响。所用实验装置如图B所示。在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的等体积等浓度的过氧化氢溶液快速注入试管中，再利用注射器收集氧气。
①通过实验得出，二氧化锰能更好地加快过氧化氢分解速率；
②欲证明二氧化锰是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，还需要补充实验验证 　 　。
【拓展】
（4）如图C为过氧化氢溶液加入氧化铜时制取氧气的曲线，t1﹣t2时间段反应速率逐渐变 　 　（选填“快”或“慢”）；原因是 　 　。
（5）请结合题中信息，在图中补画出加入二氧化锰制取氧气的曲线（假设两种情况下过氧化氢均完全分解，且氧气均被注射器收集到）。
3．某小组同学对生活中的水展开了项目式学习探究。
活动一：认识水的蒸发：
（1）下图反映烧杯内的水在不同温度下汽化时发生变化的微观示意图，请将50℃时相同空间内对应的微观示意图补充完整（图中“●”表示氧原子，“〇”表示氢原子）。
活动二：探究水的组成：
某化学兴趣小组在实验室里进行电解水实验。
【进行实验】如图所示，在电解玻璃管里加满水（水中加入少量氢氧化钠溶液），接通直流电源，一段时间后断开电源，并检验反应中产生的气体。
【实验现象】
（2）打开管b活塞，在管口放入燃着木条观察到 　 　。
【实验结论】
（3）该实验说明水是由 　 　组成的。
（4）该反应的文字表达式为：　 　，电解水过程中没有发生改变的微粒是 　 　（填符号）。
活动三：探究影响电解水速率的因素
以收集20mL氢气为标准，记录时间和收集氧气的体积，实验数据如表：
温度/℃ 外加电压/V 氧气/mL 时间/s
① 15 6 9.9 54.6
② 15 9 10.0 23.4
③ 15 12 9.0 15.0
④ 30 6 9.6 46.2
⑤ 45 6 9.7 35.4
（5）实验①②③可探究 　 　对电解水速率的影响，欲探究温度对电解水速率的影响，应选择的实验组是 　 　（填实验序号）。
（6）根据表中数据得出的结论是 　 　（写出1点）。
4．某化学兴趣小组用如图实验装置（气密性良好）探究影响电解水反应快慢的因素。温度20℃时，在不同条件下进行实验Ⅰ，数据记录如下表：
实验 实验序号 液体种类 电压/V 时间/min H2体积/mL O2体积/mL
Ⅰ ① 200mL蒸馏水 2 45 0 0
② 200mL蒸馏水 10 45 极少 极少
③ 200mL蒸馏水 16 45 5 2.5
（1）能燃烧且产生淡蓝色火焰的是 　 　（选填“a”或“b”）管内气体。
（2）电解水的符号表达式为 　 　。
（3）通过实验Ⅰ可知电解纯水的速率很慢，　 　越大，电解水反应速率越快。
【提出问题】电解纯水的速率很慢，还有什么因素会影响电解水的速率？
【查阅资料】水中可加入少量氢氧化钠以增强导电性。
【形成假设】水中氢氧化钠的含量会影响电解水反应的速率。
【进行实验】温度为20℃时，在不同条件下进行实验Ⅱ，数据记录如下表：
实验 实验序号 液体种类 电压/V 时间/min H2体积/mL O2体积/mL
Ⅱ ④ cmL蒸馏水+0.8gNaOH 10 30 10 4.9
⑤ 200mL蒸馏水+1.6gNaOH 10 2.6 10 4.9
⑥ 200mL蒸馏水+3.2gNaOH 10 2.0 10 5.0
⑦ 200mL蒸馏水+4gNaOH 10 d 10 5.0
（4）从实验设计角度考虑，实验④中蒸馏水的体积c＝ 　 　。
【得出结论】
（5）可得出的结论是 　 　。
【交流讨论】
（6）表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2：1，从物质性质角度分析可能的原因是 　 　。（答两点即可）
（7）预测实验⑦中所用时间d 　 　（选填“＞”或“＜”）2min。
5．学习了二氧化锰对过氧化氢分解有催化作用的知识后，我们对催化剂已有了初步的认识。
（1）下列有关于催化剂的说法中错误的是 　 　（填字母）
A．催化剂只能加快化学反应速率
B．催化剂可以增加产物的质量
C．二氧化锰是可做所有反应的催化剂
D．一个化学反应只有一种催化剂
实验一：某同学想：氧化铜（CuO）能否起到类似的催化剂作用呢？于是进行了以下探究。
【猜想与假设】
（2）Ⅰ、氧化铜不是催化剂，也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变；
Ⅱ、氧化铜参与了反应产生氧气，反应前后质量和化学性质发生改变；
Ⅲ、氧化铜是反应的催化剂，反应前后 　 　。
【进行实验】
用天平称量0.2gCuO，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图实验：
（3）请补充能证明猜想Ⅲ成立的实验现象：步骤③现象为 　 　，步骤⑥中二氧化锰固体质量为 　 　g。
结论：猜想Ⅲ成立。
（4）步骤①的目的是 　 　。
（5）定性判断步骤①和步骤②的反应快慢，可根据 　 　。
实验二：探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下：
Ⅰ、用MnO2、CuO、Fe2O3、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MnO2的海藻酸钠微球，采用如图1所示装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到如图2所示的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
（6）每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的目的是 　 　。
（7）从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是 　 　（填化学符号）。
（8）用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落，其原因可能是 　 　。
（9）除上述影响过氧化氢溶液分解的因素外，你认为还有哪些因素会影响过氧化氢溶液的分解速率，请你再探究（探究一种因素即可）
影响因素：　 　；
探究方案：　 　。
6．硫酸铜是实验中常见的化学试剂，兴趣小组的同学针对硫酸铜的性质、应用、获取等方面进行了项目化的研究。
任务一：研究硫酸铜的性质
【查阅资料】固体硫酸铜粉末呈白色，遇水会变蓝；硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液、铁等能发生化学反应。
【小组交流】小组同学对以下问题进行了交流：
（1）将硫酸铜粉末露置在空气中一段时间后，发现硫酸铜粉末变蓝，说明空气中含有 　 　。
（2）固体硫酸铜粉末呈白色，这是描述硫酸铜的 　 　（选填“物理性质”或“化学性质”）。
任务二：利用硫酸铜的性质验证质量守恒定律
西汉时期的《淮南万毕术》记载了湿法炼铜工艺：“曾青（硫酸铜溶液）得铁则化为铜”。同学们利用其反应原理验证质量守恒定律。
【实验方法】按照下图方法进行实验，将硫酸铜溶液倒入放有铁丝的锥形瓶中，用电子秤称量反应前后物质的质量。
【实验现象】
（3）铁丝表面有红色固体出现，溶液逐渐变为浅绿色； 　 　。
【实验结论】
（4）　 　。
任务三：探究硫酸铜的获取
【查阅资料】
（5）制备硫酸铜的一种方案为Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2X，其中X的化学式为 　 　。
【实验模拟】利用以上原理进行实验，发现制备硫酸铜的过程中开始时有少量气泡产生，后来反应剧烈并产生大量气泡，放出热量。
【提出问题】经过分析，同学们认为是过氧化氢分解产生了氧气。那么，是什么因素加快了反应？
【作出猜想】
（6）猜想一：生成的CuSO4。猜想二：温度升高。猜想三：　 　。
【进行实验】
实验 实验一 实验二 实验三 实验四
现象 产生气泡 无明显现象 产生气泡 快速产生气泡
【实验分析】
（7）实验一中反应的化学方程式为 　 　。
（8）为了验证温度升高能加快H2O2的分解，甲同学的方案是实验二和实验三对比，乙同学的方案是实验一和实验四对比。老师对甲、乙同学的方案进行了点评，认为甲同学的方案更严谨，理由是 　 　。
【实验结论】猜想三正确。
【拓展延伸】硫酸铜是一种功能极强的化学物质，既有着广泛的实际应用价值，也在科学研究中发挥着重要作用。正确和安全地使用硫酸铜，可以最大化地发挥其在各个领域里的潜力，同时保护人类和环境的安全。
7．化学实验研究小组以“过氧化氢制取氧气的最佳条件”为课题并进行实验验证。
【查阅资料】①MnO2、FeCl3、KI都可以作H2O2分解的催化剂。②气压传感器能描绘出密闭容器中压强随时间的变化曲线（如图2）。曲线斜率越大，说明过氧化氢分解速度越快，则该条件对过氧化氢分解速率影响越大。
【进行实验】
连接仪器，将体积相同、浓度不同的过氧化氢溶液和不同质量的MnO2、FeCl3、KI分别放在耐压的密闭容器中，用气压传感器测量并采集数据：
实验编号 影响因素 曲线斜率
催化剂种类 催化剂用量/g 过氧化氢浓度
1 MnO2 0.1 5% 0.383
2 0.3 8% 6.367
3 0.6 10% 18.233
4 FeCl3 0.6 10% 0.099
5 KI 0.6 10% 0.163
【现象与结论】
（1）根据实验 　 　（填实验编号）的比较可得出，三种催化剂催化效果排序是 　 　。
（2）实验3观察到瓶内反应剧烈，产生大量白雾，其他实验组中未见到白雾。根据以上信息你认为最适合实验室制取氧气的为 　 　（填实验编号）。
【验证实验】
（3）实验小组同学不采用气压传感器和数字传感器，而是取来150mL集气瓶、水槽、秒表等，重复进行上述实验，通过测量 　 　，从而验证结论是否适合实际操作。
【交流与反思】
（4）实验室制取氧气，若采用如图3仪器作为气体发生装置，请从安全角度说出上述实验在操作中的注意事项 　 　（写1条）。
（5）相同温下，将相同质量的氯化铁、二氧化锰，分别放入相同体积和浓度的过氧化氢溶液中。一段时间后，能体现生成气体量与时间关系的曲线是 　 　（填序号）（图中“实线”“虚线”分别表示氯化铁、二氧化锰产生气体量与时间的关系）。
a.
b.
c.
8．科学探究与实践是我们需要不断培养的学科核心素养。
（1）某兴趣小组利用电解器装置做了电解水的实验。右侧玻璃管中产生的气体为氢气，该侧石石墨电极与电源 　 　（填“正极”或“负极”）相连。
（2）电解水时，通常要加入少量氢氧化钠（NaOH）或硫酸钠（Na2SO4）以增强导电性。化学兴趣小组同学发现向水中加入氯化钠（NaC1）也可以达到增强导电性的作用。但是通电一段时间后观察到与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时，石墨电极上分别生成了哪种气体？
【查阅资料】①氯气（Cl2）是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体；
②氢气和氧气都是无色无味的气体。
【作出假设】猜想一：氧气和氯气；猜想二：氢气和氧气；
猜想三：　 　。
【设计实验】用简易装置来电解加了氯化钠的水，并收集两个电极上产生的气体。
实验步骤 实验现象 解释或结论
①通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体颜色 试管a收集到黄绿色气体，试管b收集到无色气体 猜想 　 　错误
②试管b收集了少量气体后，倒掉试管中的水，用拇指堵住试管口，靠近点燃的酒精灯的火焰，移开拇指 发出尖锐的爆鸣声 证明b试管中收集到的气体为 　 　，猜想三正确
【实验结论】氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应生成了猜想三的两种气体，还生成了氢氧化钠。
【反思与评价】电解水的实验若要证明水的组成，不可以加氯化钠，会引入新的反应物。
（3）为研究影响电解水反应速率的因素，兴趣小组的同学利用12V直流电源进行了相关实验探究，数据如下：
编号 温度 NaOH溶液浓度 b管气体体积 a管气体体积 电解时间
A 20℃ 2% 20mL 9.8mL 54.0s
B 20℃ 5% 20mL 9.8mL 36.2s
C 30℃ 2% 20mL 9.9mL X
D 30℃ 5% 20mL 9.9mL 35.4s
①比较实验A和B，可得到的结论是 　 　。
②分析四组实验数据，实验C的电解时间X可能是 　 　（填字母）。
A.32.4s
B.35.2s
C.50.2s
D.55.6s
9．某化学兴趣小组对实验制取氧气的催化剂展开了探究。请回答下列问题：
【探究一】影响过氧化氢分解速率的因素有哪些？实验数据如下表：
实验序号 双氧水的浓度 双氧水的体积/mL 温度/℃ 二氧化锰的用量/g 收集氧气的体积/mL 反应时间
① 5% 1 20 0.1 4 16s
② 15% 1 20 0.1 4 6s
③ 30% 5 35 0 4 98min
④ 30% 5 55 0 4 20min
（1）能说明过氧化氢的分解速率与其浓度有关的实验是 　 　（填实验序号）。
（2）实验③④的实验目的是 　 　。
（3）为完成上述实验中收集氧气及数据的测定需要用到的部分装置如图所示，与c连接的是 　 　（填“a”或“b”）端，进行操作时，集气瓶中未装满水，对实验测量结果 　 　（填“会”或“不会”）产生影响。
（4）兴趣小组探究了不同的金属氧化物对过氧化氢分解速率的影响。他们在等体积的三个锥形瓶中加入40mL5%的过氧化氢溶液，分别加入等量的二氧化锰（MnO2）、氧化铁（Fe2O3）、氧化铜（CuO）后，根据实验数据绘制了产生的氧气体积和时间变化的曲线如图。观察该图回答问题：
①通过该图可得出结论：　 　（写出1条即可）。
②兴趣小组做了另一组实验，向第四个锥形瓶中加入40mL约6～7%的过氧化氢溶液，并加入0.1g二氧化锰，请用实线在图中补上实验所得曲线。
【探究二】二氧化锰粒径大小对氯酸钾分解催化效果的影响。取两份等质量的氯酸钾，分别加入等质量、粒径大小不同的二氧化锰进行加热，用传感器测得固体残留率（反应剩余固体质量与反应前固体质量之比）如图：
（5）该探究中，氯酸钾制取氧气的符号表达式为 　 　。
（6）分析图像，对氯酸钾分解的催化效果更好的为粒径 　 　（填“1～2mm”或“0.0002mm”）二氧化锰。
10．灭火器是生活中必不可少的消防设施，某兴趣小组同学以泡沫灭火器为主题开展如下探究。
【教材实验再现】小组同学利用碳酸钠溶液和浓盐酸进行如图1所示实验，使用灭火器时，将装置倒置，浓盐酸与碳酸钠溶液反应后，喷出含有CO2的泡沫。
（1）Ⅱ中发生反应的化学方程式为 　 　。
（2）Ⅱ中当泡沫“黏附”在燃烧物表面后，起到 　 　的作用，即可灭火。
（3）老师带领同学们了解了使用灭火器的方法，图2中灭火器的正确操作顺序是 　 　（填字母）。
【拓展探究】小组同学经查阅资料梳理出泡沫灭火器可用的原料方案如下。
方案 原料（试剂） 理论依据
1 碳酸钙固体和稀盐酸 生成CO2，蒸发吸热，有H2O生成
2 碳酸钠溶液和浓盐酸 较快速、产生CO2
3 浓碳酸氢钠溶液和浓盐酸 快速、大量产生CO2
（4）从灭火效率考虑，你认为方案 　 　（填序号）不可行。
（5）从上述资料中分析可得出制作泡沫灭火器的原料应满足的条件为 　 　、　 　。（答两条）
【延伸探究】为探究碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应产生气体的速率，小组同学用数字化技术测量密闭容器中等体积的溶质质量分数为2%的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液分别与等浓度、等体积的足量稀盐酸反应（实验装置如图3），记录实验过程中CO2的体积分数随时间变化如图4。
（6）通过计算分析，碳酸钠与稀盐酸反应对应的是曲线 　 　（选填“甲”或“乙”）。
（7）实验中要获得可靠的数据，必须要控制的条件是 　 　。
（8）比较碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生气体的速率时，除比较相同条件下，产生CO2的体积分数外，还可以比较 　 　。
11．二氧化锰可作过氧化氢分解的催化剂，兴趣小组想探究过氧化氢分解有没有其他催化剂。
影响过氧化氢分解的因素，除催化剂外，还有什么？
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢分解的催化剂？如果能，其催化效果如何？
【实验探究】
实验步骤 实验现象
①分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入1g氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。 A试管中产生气泡，带火星木条复燃，B试管中无明显现象
②待A试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，如此反复3次 试管中均产生气泡，带火星木条均复燃
③将步骤②中的剩余物小心过滤，并将所得滤渣进行洗涤干燥、称量，所得固体质量仍为ag。
④分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中加入1g氧化铁粉末，向D试管中加入1g二氧化锰粉末，观察现象。
【实验结论】
（1）步骤②证明氧化铁的 　 　在反应前后没有发生变化，③中如果a＝ 　 　，证明氧化铁的 　 　在反应前后没有发生变化，可以作为过氧化氢分解的催化剂。
（2）氧化铁（Fe2O3）催化过氧化氢分解的符号表达式 　 　。
【实验评价】设计实验步骤④的目的是 　 　。
Ⅱ.探究过氧化氢溶液浓度对过氧化氢分解速率的影响。
【交流讨论】可以通过测定相同条件下不同浓度过氧化氢溶液 　 　来探究。
A.产生相同体积氧气的时间
B.产生氧气的总质量
C.产生氧气的总体积
D.单位时间内产生氧气的体积
【实验探究】
按图1装置进行实验：水浴温度控制在21℃二氧化锰均为0.5g，过氧化氢溶液均为5mL，三颈瓶容积为250mL。数字传感器数据绘制图像如图2、3。
【实验结论】（已知过氧化氢分解放热）
（1）图2说明过氧化氢溶液浓度与反应速率关系是 　 　。
（2）以10%H2O2溶液为例，三颈瓶内气压由高缓慢降低的原因是：　 　。
（3）图3说明从温度看，过氧化氢溶液浓度越高，反应越 　 　（填“剧烈”或“平稳”）。
（4）图1中恒压漏斗（漏斗的支管与三颈瓶相连）的作用是 　 　。
12．化学兴趣小组的同学在探究分子的性质时，提出疑问，分子运动的速率与哪些因素有关，化学兴趣小组对此进行实验探究：
【提出问题】影响分子的运动速率的因素有哪些？
【查找资料】
①氨水显碱性能使无色酚酞变红；
②浓盐酸是氯化氢气体溶于水后得到的液体；
③氯化氢与氨气会发生反应生成白色固体氯化铵。
【猜想假设】
（1）
猜想1：温度；
猜想2：　 　；
猜想3：分子的种类。
【实验探究】
（2）
实验 实验设计 实验现象 结论
① B中③号试管内酚酞溶液先变红 猜想1 　 　（填正确或不正确）。
②
　 　
猜想2正确。
③ 如图所示a、c分别同时滴入等量的等浓度浓氨水和浓盐酸，塞紧橡皮塞。 b处有白烟产生 氯化氢（HCl）分子运动速率 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）氨气（NH3）分子运动速率，它们在b点接触反应生成氯化铵（NH4Cl）分子，猜想3正确。
【实验拓展】
（3）实验①中可知，相同条件下 　 　，分子运动速率越快。
（4）生成白烟的符号表达式为 　 　，该变化中 　 　改变，　 　不变。（填分子或原子）
（5）已知氯化氢分子质量大于氨气分子质量，对实验③进一步分析，可知分子质量越大分子运动速率越 　 　。
13．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】初步认识催化剂的特征
（1）催化剂特征是 　 　。
【任务二】定量探究催化剂的催化效果
为比较氧化铜和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，该小组同学进行了如下探究：以生成40mL气体为标准设计了下列三组实验（其他可能影响实验的因素均已忽略）
序号 5%过氧化氢溶液体积/mL 其他物质质量 待测数据
1 20 a
2 20 氧化铜x b
3 20 二氧化锰0.5g c
（2）上述实验2中x＝ 　 　。该实验的化学方程式为 　 　。
（3）实验发现二氧化锰的催化效果更好，则b 　 　c。
（4）实验前检查如图装置气密性的方法是 　 　。
【任务三】深刻理解催化剂的催化原理
（5）根据如图，你认为催化剂能加速反应的原因是 　 　。
（6）除了本探究外，催化剂的哪些因素还会影响化学反应的速率 　 　、　 　。
14．如图是自救呼吸器的结构，原理是利用生氧装置中超氧化钾（KO2）与人体呼出的水、二氧化碳反应生成氧气。
（1）生氧装置超氧化钾与二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气，请写出反应的化学方程式 　 　。
小组同学想通过实验室模拟实验比较超氧化钾和超氧化钠（NaO2）产生氧气的速率。请你参与帮助小组同学设计并完成实验。
【提出问题】超氧化钾和超氧化钠哪种物质产生氧气的速率更快？
【查阅资料】饱和碳酸氢钠溶液可除去二氧化碳中混有的氯化氢气体。
【设计实验】装置如下：
（2）模拟人体呼出二氧化碳需要制备二氧化碳。仪器①的名称是 　 　。实验室用大理石和稀盐酸制备二氧化碳的原理是 　 　（写化学方程式），选择的发生装置是 　 　（填字母），用同一发生装置实验室制备氧气的化学方程式为 　 　。为除去二氧化碳中可能混有的氯化氢气体，将发生装置产生的气体通过E装置，气体从 　 　（填“a”或“b”）进入。
（3）将气体发生装置与E、D、C依次相连，通过测量 　 　（填一种可行方案）可以比较两种生氧物质产生氧气的速率。
【实验结果】
（4）一定质量的超氧化钾和超氧化钠的生氧性能如图所示。同学们查阅资料得知人正常呼吸时需要生氧速度不低于1L/min，由图结合数据分析，选择KO2作为生氧药品的原因是 　 　。
【实验反思】
（5）针对模拟装置中没有验证二氧化碳是否含有水，翟同学提出方案：在进入生氧物品前的导管中放置一片 　 　石蕊试纸，证明二氧化碳中含有水的现象是 　 　。
（6）生氧装置内超氧化钾与水反应也能产生氧气，若参加反应的超氧化钾质量为7.1g，通过反应最多可生成氧气的质量是多少？（写出计算过程）（反应方程式为4KO2+2H2O═4KOH+3O2↑）
15．化学是以实验为基础的学科，科学探究是学习化学的重要手段。
（一）学习了二氧化锰对过氧化氢分解有催化作用的知识后，某同学想：氧化铜能否起到类似二氧化锰的催化剂作用呢？于是进行以下探究。
【猜想】Ⅰ、氧化铜不是催化剂、也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变；
Ⅱ、氧化铜参与反应产生氧气，反应前后质量和化学性质发生了改变；
Ⅲ、氧化铜是反应的催化剂，反应前后 　 　。
【实验】用天平称量0.2g氧化铜（CuO），取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如下实验：
（1）填写下表：
步骤③现象 步骤⑥结果 步骤⑦现象 结论
带火星的木条复燃
　 　
溶液中有气泡放出 　 　 猜想Ⅰ、Ⅱ不成立；猜想Ⅲ成立。
（2）步骤①的目的是 　 　。
（3）步骤④需要用到的仪器有：铁架台、烧杯、漏斗、　 　。所缺仪器在此步骤中的作用是 　 　。
（二）以下是某研究小组探究影响化学反应快慢的一些因素的相关数据（常温通常指20℃；“浓度”指溶质的质量分数）
实验序号 过氧化氢溶液浓度/% 过氧化氢溶液质量/g 温度/℃ 二氧化锰用量/g 氧气体积/mL 反应所需时间/s
① 5 12 20 0.2 125 11
② 30 12 20 0.2 125 2
③ 30 12 40 / 125 148
④ 30 12 90 / 125 82
（1）通过实验①和②对比可知，化学反应快慢与 　 　有关。
（2）通过对比实验 　 　和 　 　可知，化学反应快慢与温度的关系是 　 　。
（3）由上述实验可知，实验室用过氧化氢制取氧气的最合适的条件是 　 　。
16．科学探究与实践是我们需要不断培养的学科核心素养。某兴趣小组利用如图一所示的装置做了电解水的实验。
（1）将燃着的木条放入a管收集的气体中，可以看到的现象 　 　。
（2）电解水时，通常要加入少量氢氧化钠（NaOH）溶液，氢氧化钠（NaOH）的作用是 　 　。
小组同学在做实验时，发现向水中加入食盐氯化钠（NaCl）也可以达到加氢氧化钠溶液类似的作用（如图二），但是通电一段时间后发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时，两电极。上分别生成了什么气体？
【查阅资料】①氯气（Cl2）是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体。
②常温下1体积水里能溶解2体积的氯气；
③氢氧化钠（NaOH）呈碱性，酚酞遇碱变红色。
【提出假设】
（3）猜想Ⅰ：氧气和氯气；
猜想Ⅱ：氢气和氧气；
猜想Ⅲ：　 　。
【设计实验】
（4）用图二装置对加入氯化钠的水进行实验。
实验步骤 实验现象 解释或结论
①通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两石墨电极上产生的气体，观察气体颜色 试管a收集到黄绿色气体，试管b收集到无色气体 猜想 　 　错误
②用拇指堵住试管b，移近点燃的酒精灯，移开拇指点火 听到爆鸣声 证明b中收集到的气体为 　 　，猜想Ⅲ正确
【实验结论】
（5）氯化钠溶液通电时，氯化钠（NaCl）和水反应除了生成两种气体外，还生成了一种能使酚酞变红的物质。该反应的符号表达式为：　 　。
根据上述实验，电解水中加氯化钠溶液无法证明水的组成。
【反思与评价】
（6）为研究影响电解水反应速率的因素，兴趣小组的同学利用12V直流电源进行了相关实验探究，（以下氢氧化钠溶液体积均为100mL）数据如下：
编号 温度 NaOH溶液浓度 b管气体体积 a管气体体积。 电解时间
A 20℃ 2% 20mL 9.8mL 54.0s
B 20℃ 5% 20mL 9.8mL 36.2s
C 30℃ 2% 20mL 9.9mL X
D 30℃ 5% 20mL 9.9mL 35.4s
①比较实验A和B，可得到的结论是 　 　。
②分析四组实验数据，实验C的电解时间X可能是 　 　（填字母）。
A．32.4s B．35.2s C．50.2s D．55.6s
③当其他条件不变时，增大电压也能加快电解水的反应速率。在B实验的基础上，增加实验证明，其方案是：　 　。
17．学习了二氧化锰对过氧化氢溶液分解有催化作用的知识后，同学们对催化剂产生了兴趣，他们开展了以下探究。
实验探究一：比较催化剂种类对过氧化氢溶液分解速率的影响
Ⅰ.很多植物对过氧化氢溶液的分解有催化作用。
Ⅱ.压强传感器可以测量密闭体系内气体压强的变化。
Ⅲ.过氧化氢溶液催化分解反应过程中放出热量。
【实验操作】
①在27.8℃，100.7kPa时，将具支试管与压强传感器连接（如图1所示），取3.0g植物碎末放入具支试管中。
②把5mL3%过氧化氢溶液，倒入具支试管中并立即塞上橡胶塞，同时采集数据。更换相同质量，不同种类植物碎末，重复实验①和②。
③不加入植物碎末，重复实验①和②。
④将采集到的数据用电脑进行处理，得到反应前后压强随时间变化曲线如图2。
（1）实验操作③的目的是 　 　。
【实验结论1】
（2）由图2可知，催化效果最好的是 　 　。
【交流反思】
（3）上海青叶作催化剂时，200s前曲线迅速升高的原因是 　 　（填字母序号）。
A.上海青叶作催化剂，加快过氧化氢的分解，产生了大量的氧气
B.过氧化氢分解时放出热量，温度升高
C.上海青叶分解产生氧气
实验探究二：比较催化剂用量对过氧化氢溶液分解速率的影响
【进行实验】
在30.2℃，压强100.5kPa时，选择质量各为1g、2g、3g的上海青叶碎末，均与2mL3%过氧化氢溶液反应，获得数据如图3所示。
【实验结论2】
（4）由图3可知，在t1秒内，上海青叶用量为 　 　时，过氧化氢溶液分解速率最快；图中三条曲线最终将重合在一起，其理由是 　 　。
【拓展延伸】
（5）写出过氧化氢在上海青叶催化下分解的文字（或符号）表达式 　 　。
18．化学是以实验为基础的学科。
Ⅰ、利用图1装置研究过氧化氢溶液的分解反应，所得结果如图2所示。
据图回答：
（1）写出图1中反应的文字表达式 　 　。
（2）图2中，a点对应的操作是 　 　。
（3）图2中，通过对比c点和e点能验证反应速率与过氧化氢溶液浓度的关系是 　 　；得出该结论还可以通过对比 　 　（填字母序号）。
A.b点和d点
B.b点和e点
C.d点和e点
Ⅱ、小明上网查阅资料，许多物质都可以做过氧化氢分解的催化剂，如马铃薯。于是他和化学兴趣小组的同学找来马铃薯，制成粉末并进行以下实验探究。
【实验探究】
实验步骤 实验现象
分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入ag马铃薯粉末，向B试管中加入ag二氧化锰粉末，观察现象。 两试管中均产生气泡，且B比A中产生气泡更平稳、更多。
【实验结论】
（4）通过实验探究的实验现象得出结论是 　 　
完成以下问题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。
【实验拓展】
（5）已知马铃薯中的过氧化氢酶能改变过氧化氢分解的速度。分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入C、D两支试管中，向C试管中加入ag新鲜马铃薯粉末。向D试管中加入ag煮熟马铃薯粉末，观察现象如下表：
C试管中现象 有大量气泡产生
D试管中现象 无气泡产生
通过上述实验现象可知煮熟马铃薯粉末不能加快过氧化氢分解。你认为其原因是 　 　。
【实践反思】
（6）温度升高过氧化氢的分解速率会加快，某同学取足量2%的过氧化氢溶液进行加热，如图所示，可实验中带火星的木条往往难以复燃，请解释原因 　 　。
19．关于催化剂的研究是一项重要的课题，某小组开展了“探究催化剂的奥秘”项目化学习。
任务一：认识催化剂
【小组讨论】
（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
D.在化学反应前后催化剂的质量不发生改变
任务二：探究催化剂的催化效果
【进行实验】在两支试管中分别加入10mL5%的过氧化氢溶液，一支加入1g二氧化锰，另一支加入1g氧化铜按图1所示装置分别进行实验、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随时间的变化如图2所示。
【反思评价】
（2）实验表明过氧化氢能被氧化铜催化分解，请写出该反应的符号表达式 　 　。
（3）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。
（4）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是 　 　。
20．现代化工生产中，90%以上的化工产品，是借助催化剂生产出来的。请和学习小组同学一起开展“有关催化过氧化氢分解”的实验探究。
Ⅰ.验证MnO2对过氧化氢分解的作用
【实验1】利用下图装置，测得瓶内气压随时间变化的图像。
（1）甲中气压变大的原因是 　 　（用符号表达式表示）。
（2）为探究MnO2在实验中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：
a.验证MnO2的化学性质是否改变。
b.　 　。
Ⅱ.探究下列物质对过氧化氢分解的作用
【实验2】分别用0.1gMnO2、CuO粉末和土豆泥，按下图所示装置进行实验，各时间收集的氧气总体积如下表：
15s 30s 45s 60s
MnO2 16 26 30 37
CuO 15 23 28 35
土豆 14 20 27 29
（3）30s～45s，产生氧气最多的物质是 　 　。
（4）该方案中测定氧气生成速率的方法是 　 　。
21．某学校化学实验小组开展了跨学科的实践活动。
Ⅰ.比较植物种类对过氧化氢溶液分解的影响
【查阅资料】
过氧化氢分解会放出大量的热，除了二氧化锰、硫酸铜以外，动、植物细胞中含有的过氧化氢酶也可以作过氧化氢分解的催化剂，但温度过高，过氧化氢酶的催化活性会降低。
【实验步骤】
①连接具支试管与压强传感器（如图1所示），取2.0g植物碎末放入具支试管中。
②量取2mL3%过氧化氢溶液，倒入具支试管中并立即塞上橡胶塞，采集数据。
③更换相同质量，不同种类的植物碎末，重复实验①和②。
④不加入植物碎末，重复实验①和②，做空白实验。
⑤将采集到的数据用电脑进行处理，得到反应前后压强随时间变化曲线如图2。
【实验分析】
（1）由图2可知，催化效果最好的是 　 　。
（2）根据资料推测：过氧化氢酶质量过大，可能导致反应速率突然变慢，理由是 　 　。
Ⅱ.利用脱氧剂测定空气中氧气含量
化学小组的同学发现食品包装中的脱氧剂能吸收氧气，于是利用脱氧剂进行实验。
【实验步骤】
①取一根有机玻璃管，用橡胶塞将一端密封；
②将食品脱氧剂粉末迅速装入有机玻璃管，立即向管口注入一滴水将其密封，水滴的右端标为A，弹动玻璃管使粉末分布均匀且紧密，脱氧剂的左端标为O，如图3所示：
③水平滚动玻璃管，使粉末平铺在玻璃管中，静置至水滴不再移动，水滴的右端标为B，如图4所示：
④用刻度尺测量出AO段和AB段的长度，将数据记录。
实验 AO/mm AB/mm
数据 525.5 110.0
【实验分析】
（3）若把AO看成空气的体积，则AB相当于 　 　。
（4）根据表中的数据计算测得空气中氧气的体积分数为 　 　（结果精确到0.1%）。
（5）实验步骤③中，将食品脱氧剂粉末平铺在玻璃管中的目的是 　 　。
（6）根据实验原理，在方便操作的前提下实验中使用的玻璃管越 　 　（填“粗”或“细”）实验结果越准确。
22．【基础实验与跨学科实践】
（1）实验室制取O2及性质检验
i.图1中仪器①的名称是 　 　。
ii.实验室加热高锰酸酸钾制取氧气，从图1中选择的发生装置是 　 　（填字母），反应化学方程式为 　 　。
iii.图2的现象是 　 　，实验后，同学们发现集气瓶底部炸裂，原因可能是 　 　。
（2）化学小组在“设计和制作简易供氧器”的实践活动中，探究影响供氧剂过碳酸钠产氧速率的因素。
【查阅资料】
Ⅰ.化学小组研究了图3所示的某品牌制氧机的装置原理后，利用身边物品自制了如图4所示的简易供氧器。
Ⅱ.过碳酸钠为白色固体，遇水能产生碳酸钠和过氧化氢，需在低温干燥环境中保存。
实验1：探究药品用量、温度对产氧速率的影响
【进行实验】在不同温度下，取一定质量的过碳酸钠和MnO2放入b瓶中，并加入相同体积的水，测得平均产氧速率数据如下表所示。
序号 过碳酸钠质量/g MnO2质量/g 温度/℃ 平均产氧速率mL/s
① 10 0.3 26 2.73
② 20 0.3 26 8.56
③ 10 0.3 41 4.54
实验2：探究加水量对产氧速率的影响
【进行实验】20℃时，取一定质量的过碳酸钠和MnO2放入b瓶中，并加入不同体积的水，测得平均产氧速率变化数据如下表所示。
序号 过碳酸钠质量/g MnO2质量/g 加水体积/mL 平均产氧速率mL/s
④ 240 2.5 350 33.3
⑤ 240 2.5 500 15
⑥ 240 2.5 800 10
【解释与结论】
i.设计实验①②的目的是 　 　。
ii.由①③可以得到的结论是 　 　。
【反思与评价】
iii.由上述实验可知，适当增加加水量可减缓产氧速率，其证据是 　 　。
iv.某同学欲进一步探究MnO2质量对产氧速率有影响，设计的实验方案是：20℃时，　 　。
23．某学校化学兴趣小组开展以下化学实验探究及跨学科实践活动。根据材料回答相关问题。
Ⅰ.比较植物种类对过氧化氢溶液分解的影响
【查阅资料】
过氧化氢分解会放出大量的热，除了二氧化锰、硫酸铜以外，动、植物细胞中含有的过氧化氢酶也可以作过氧化氢分解的催化剂，但温度过高，过氧化氢酶的催化活性会降低。
【实验步骤】
①取2.0g植物碎末放入具支试管中、并将具支试管与压强传感器连接（如图1所示）。
②量取2mL3%过氧化氢溶液，倒入具支试管中并立即塞上橡胶塞，采集数据。
③更换相同质量，不同种类的植物碎末，重复步骤①和②。
④不加入植物碎末，重复步骤①和②，做空白实验。
⑤将压力传感器采集到的数据用电脑进行处理，得到反应前后压强随时间变化曲线如图2。
【实验分析】
（1）由图2可知，催化效果最好的是 　 　（填植物碎末名称）；
（2）根据资料推测：过氧化氢酶质量过大，可能导致反应速率突然变慢，原因可能是 　 　。
Ⅱ.利用食品脱氧剂测定空气中氧气含量
兴趣小组的同学发现食品包装中的脱氧剂能吸收氧气，于是利用脱氧剂进行空气中氧气含量测定的探究实验。
【实验步骤】
①取一根有机玻璃细管，将其右端密封；
②将食品脱氧剂粉末迅速装入有机玻璃管右端，将脱氧剂的左端标为0；立即向管口注入一滴水将其密封，水珠处标为A，如图3所示；
③水平滚动玻璃管，使粉末平铺在玻璃管中，静置至水珠不再移动，水珠停留处标为B，如图4所示；
实验 AO/mm BO/mm
数据 525.5 405
④用精确度为1mm的刻度尺测量出AO段和BO段的长度，重复操作3次，得到的最终数据记录如表。
【实验分析】
（3）表中的数据有一个记录有误，应更正为 　 　；
（4）根据表中的数据计算，空气中氧气的体积百分数为 　 　（结果精确到0.1%）。
【实验探究】
有同学提出上述实验误差较大，装置和操作本身存在较大问题。经过老师指导，现改进如下：
实验操作改为：如图5、图6所示，④关闭活塞K，在右端粗管中加入裹有足量食品脱氧剂的石棉绒，塞紧右端涂有凡士林（防漏、润滑）的活塞，充分反应到活塞不再向左移时，固定好活塞。⑤再在左端细管口注入水滴，稳定后，记录A点，并测理出AO长度为512.0mm。⑥然后缓缓打开活塞K，充分反应到水珠不再向右移动时，记录B点，并测量出B0长度为405.0mm。计算出氧气的体积百分数约为20.9%。
（5）这样改进的目的主要是排除了食品脱氧剂缝隙中所含的 　 　（填化学式）的干扰。
（6）根据实验原理，在方便操作的前提下实验中使用的玻璃管越 　 　（填“粗”或“细”）实验结果越精确。
24．小焦同学用“双氧水”（过氧化氢溶液）冲洗伤口时，不小心将过氧化氢溶液滴到水泥地板上，发现有大量气泡产生。
【查阅资料】
①水泥块中含有的氯化铁，二氧化锰，碘化钾都可以作过氧化氢分解的催化剂。
②气压传感器能描绘出密闭容器中压强随时间的变化曲线（如图1）。曲线斜率越大，说明过氧化氢分解速度越快，则该条件对过氧化氢分解速率影响越大。
实验一：探究氯化铁能否做过氧化氢分解的催化剂。
（1）在进行实验前，要注意检查装置的气密性。检查图2装置气密性的方法是玻璃管右侧加橡皮管，用止水夹夹住橡皮管，再拉注射器，一段时间后，注射器 　 　（填“能”、“不能”）回到原来的位置，则表明气密性良好。
实验步骤 实验现象 实验结论
①向装有过氧化氢溶液的试管中，伸入带火星的木条 木条不复燃 常温时过氧化氢溶液不分解
②　 　 木条复燃 氯化铁能加快过氧化氢的分解速率
（2）小芳认为：仅凭上述两个实验不能证明氯化铁为过氧化氢分解的催化剂，她觉得还需要证明它在化学反应前后 　 　不变。经实验证明，氯化铁能做过氧化氢分解的催化剂，写出此反应的文字表达式 　 　。
实验二：探究过氧化氢分解速率的影响因素。
将体积相同、浓度不同的过氧化氢溶液和不同质量的二氧化锰、氯化铁、碘化钾分别放在如图2的密闭容器中，并用气压传感器采集数据：
实验序号 催化剂种类 催化剂质量/g 温度/℃ 过氧化氢浓度 曲线斜率
1 二氧化锰 0.1 10 2% 0.383
2 0.1 20 2% 2.145
3 0.3 20 5% 6.637
4 氯化铁 0.3 20 5% 0.099
5 碘化钾 0.3 20 5% 0.163
（3）由实验1和2对比得出结论是 　 　。
（4）小明认为：不采用气压传感器，还可用100mL量筒、水槽、秒表等，通过测量 　 　，判断过氧化氢的分解速率。
（5）分析上表，过氧化氢分解速率的影响因素，除了温度，还有 　 　、　 　（填两种即可）。
25．探究实验展示了化学的无穷魅力。我们在实验的过程中也提炼了许多探究方法。
【提出问题】小张想探究分子的运动速率与相对分子质量的关系。
【假设猜想】①　 　；②　 　。
【查阅资料】已知浓氨水能挥发出氨气，浓盐酸能挥发出氯化氢气体。二者接触反应会产生白烟（即NH4Cl固体）。
【设计实验】如图所示，在玻璃管两端分别放入蘸有浓氨水和浓盐，酸的棉花团。
【实验现象】C处产生的白烟较多.
【解释与结论】①氨分子的相对分子质量 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）氯化氢分子的相对分子质量，由此可知，相对分子质量越 　 　（填“大”或“小”），分子的速率越 　 　（填“快”或“慢”）。
②反应的化学方程式为 　 　。
【拓展探究】小张在完成上述实验后，还想研究分子运动速率与温度的关系。
他将等量的品红分别滴入到等量的热水和冷水中，其实验现象如下表所示。
实验过程 冷水 热水
开始 红色扩散较慢 红色扩散较快
长久放置 最终均成为红色、均匀、透明的液体
依据此实验现象，得出的结论是 　 　。
影响化学反应速率的因素探究
参考答案与试题解析
一．科学探究题（共25小题）
1．2021年10月6日，诺贝尔化学奖名单公布。本杰明 李斯特和戴维 麦克米伦因在“发展不对称有机催化”方面作出的卓越贡献而获奖，催化剂在生产、生活和科研中的地位越来越重要。化学兴趣小组以“催化剂”为主题，进行大单元学习。
活动一：验证二氧化锰能催化过氧化氢的分解。
某同学用电子天平称取1.0g二氧化锰，按照下图步骤进行探究活动。
（1）说明二氧化锰能加快过氧化氢分解速率的实验现象是 　①中带火星的木条不复燃，③中带火星的木条复燃　。上述步骤中，对比步骤 　③④　（填步骤）序号），说明二氧化锰化学性质在反应前后没有改变。步骤⑤称量，二氧化锰质量仍为1.0g。
得出结论：二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂。
活动二：探究影响过氧化氢分解速率的因素
【猜想假设】猜想1：催化剂的种类
猜想2：过氧化氢溶液的浓度
猜想3：温度
【实验探究】学生利用如图1所示装置，用相同体积的过氧化氢溶液（40mL），以收集50mL的气体为标准，比较反应的快慢，实验方案如表所示：
序号 温度/℃ 过氧化氢溶液浓度 1g催化剂 时间/s
l 20 5% 二氧化锰 36
2 20 10% 二氧化锰 14
3 20 5% 氧化铜 x
4 80 5% 二氧化锰 28
（2）写出实验3发生反应的符号表达式 　　。
（3）对比实验1和3的数据，得出二氧化锰的催化效果比氧化铜强的实验依据是 　x＞36　。
【拓展延伸】在实验3中，学生将注射器换成了压强传感器，测得了实验过程中装置内压强随时间的变化如图2所示。实验过程中，学生触摸锥形瓶外壁，有发烫的感觉，至反应结束后，发生装置的温度慢慢趋于常温。
（4）根据实验探究推知，过氧化氢分解过程中 　放出　（填“吸收”或“放出”）热量。
（5）分析图2发现：反应速率在不断发生改变。反应过程中从开始到结束影响反应速率的因素有 　温度、过氧化氢溶液的浓度　（填2种）。
（6）图2中，CD段压强降低的主要原因是：　完全反应后不再放热，温度降低　。
【分析】过氧化氢在催化剂催化作用下分解生成水和氧气，氧气能使带火星的木条复燃。
催化剂能够改变反应速率，反应前后质量和化学性质都不变，不同的催化剂，催化效果不同。
【解答】解：（1）说明二氧化锰能加快过氧化氢分解速率的实验现象是①中带火星的木条不复燃，③中带火星的木条复燃；
步骤③反应停止后再加入过氧化氢溶液，步骤④带火星的木条复燃，说明又有氧气生成，则上述步骤中，对比步骤③④，说明二氧化锰化学性质在反应前后没有改变；
（2）实验3发生的反应是过氧化氢在氧化铜的催化作用下分解生成水和氧气，符号表达式为；
（3）催化效果越好，反应速率越快，则收集50mL气体所需时间越短，因此对比实验1和3的数据，得出二氧化锰的催化效果比氧化铜强的实验依据是x＞36；
（4）实验过程中，学生触摸锥形瓶外壁，有发烫的感觉，说明过氧化氢分解过程中放出热量；
（5）由图2可知，反应速率在不断发生改变，最开始反应速率比较慢，随着反应放热，温度升高，反应速率加快，但随着过氧化氢溶液的浓度减小，反应速率减慢，则反应过程中从开始到结束影响反应速率的因素有温度、过氧化氢溶液的浓度；
（6）由图2可知，C点压强达到最高，说明此时过氧化氢完全分解，不再产生氧气，则CD段压强降低的主要原因是完全反应后不再放热，温度降低。
故答案为：（1）①中带火星的木条不复燃，③中带火星的木条复燃；③④。
（2）。
（3）x＞36。
（4）放出。
（5）温度、过氧化氢溶液的浓度。
（6）完全反应后不再放热，温度降低。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
2．过氧化氢溶液俗称双氧水，常温下是一种无色液体，实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气。
【查阅资料】将新制的5%浓度的过氧化氢溶液加热到65℃时就有氧气产生，加热到80℃时就有较多氧气产生。
（1）兴趣小组同学按以下步骤进行实验：①在试管中加入5mL“双氧水”，把带火星的木条伸入试管中，发现木条未复燃；②用酒精灯给上述试管加热，液体中有气泡产生，把带火星的木条伸入试管中，发现木条仍未复燃；③用如图A装置进行操作，带火星的木条复燃，则水槽中冰水所起的作用是 　冷凝水蒸气　。
（2）如表是兴趣小组同学探究影响过氧化氢分解速率的部分因素的相关实验数据：
实验序号 过氧化氢溶液的浓度/% 过氧化氢溶液的体积/mL 温度/℃ 二氧化锰的用量/g 收集氧气的体积/mL 反应所需的时间/s
① 5 5 20 0.1 4 16.75
② 15 5 20 0.1 4 6.04
③ 30 5 35 0 2 49.21
④ 30 5 55 0 2 x
①请写出实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的文字表达式 　　。
②表格中的x 　＜　49.21（填“＞”、“＝”或“＜”），可知，温度越高，过氧化氢分解速率越快。
③从实验 　①②　（填序号）对比可知，过氧化氢分解速率与过氧化氢溶液的浓度有关。
（3）兴趣小组设计实验比较二氧化锰、氧化铜对过氧化氢分解速率的影响。所用实验装置如图B所示。在试管中分别加入等质量的氧化铜和二氧化锰，分别将注射器内盛有的等体积等浓度的过氧化氢溶液快速注入试管中，再利用注射器收集氧气。
①通过实验得出，二氧化锰能更好地加快过氧化氢分解速率；
②欲证明二氧化锰是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，还需要补充实验验证 　二氧化锰在反应前后质量和化学性质是否改变　。
【拓展】
（4）如图C为过氧化氢溶液加入氧化铜时制取氧气的曲线，t1﹣t2时间段反应速率逐渐变 　慢　（选填“快”或“慢”）；原因是 　过氧化氢浓度逐渐降低　。
（5）请结合题中信息，在图中补画出加入二氧化锰制取氧气的曲线（假设两种情况下过氧化氢均完全分解，且氧气均被注射器收集到）。
【分析】过氧化氢在催化剂催化作用下分解生成水和氧气，氧气能使带火星的木条复燃。
催化剂能够改变反应速率，反应前后质量和化学性质都不变，不同的催化剂，催化效果不同。
【解答】解：（1）如图装置进行操作，水槽中冰水所起的作用是冷凝水蒸气。
（2）①过氧化氢在二氧化锰催化下，生成水和氧气，文字表达式为：。
②温度越高，过氧化氢分解速率越快，因此，收集相同体积气体需要的时间少，所以，x＜49.21。
③从表格可知，实验①②是过氧化氢浓度不同，而其它反应时的各种量相同，因此，从实验①②对比可知，过氧化氢分解速率与过氧化氢溶液的浓度有关。
（3）催化剂的特点可概括为“一变，两不变”，两不变是指作为某个反应的催化剂，本身在反应前后质量和化学性质不变，因此，欲证明二氧化锰是过氧化氢分解制取氧气的催化剂，还需要补充实验验证二氧化锰在反应前后质量和化学性质是否改变。
（4）由图可知，t1～t2时间段曲线逐渐变平缓，说明反应速率又逐渐变慢，这是原因随着反应的进行，过氧化氢溶液浓度在不断降低。
（5）由题干可知，与氧化铜相比二氧化锰能更好地加快过氧化氢分解速率，即相同时间收集的氧气体积越大，催化效果越好，当反应结束时，等体积、无论是用何种催化剂，等浓度的过氧化氢溶液生成的氧气体积相等，说明催化剂不能改变生成氧气的量，因此，补画加入二氧化锰制取氧气的曲线后的图像为：。
故答案为：（1）冷凝水蒸气。
（2）；＜；①②。
（3）二氧化锰在反应前后质量和化学性质是否改变。
（4）慢；过氧化氢浓度逐渐降低。
（5）。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
3．某小组同学对生活中的水展开了项目式学习探究。
活动一：认识水的蒸发：
（1）下图反映烧杯内的水在不同温度下汽化时发生变化的微观示意图，请将50℃时相同空间内对应的微观示意图补充完整（图中“●”表示氧原子，“〇”表示氢原子）。
活动二：探究水的组成：
某化学兴趣小组在实验室里进行电解水实验。
【进行实验】如图所示，在电解玻璃管里加满水（水中加入少量氢氧化钠溶液），接通直流电源，一段时间后断开电源，并检验反应中产生的气体。
【实验现象】
（2）打开管b活塞，在管口放入燃着木条观察到 　气体燃烧产生淡蓝色火焰　。
【实验结论】
（3）该实验说明水是由 　氢元素和氧元素　组成的。
（4）该反应的文字表达式为：　　，电解水过程中没有发生改变的微粒是 　H、O　（填符号）。
活动三：探究影响电解水速率的因素
以收集20mL氢气为标准，记录时间和收集氧气的体积，实验数据如表：
温度/℃ 外加电压/V 氧气/mL 时间/s
① 15 6 9.9 54.6
② 15 9 10.0 23.4
③ 15 12 9.0 15.0
④ 30 6 9.6 46.2
⑤ 45 6 9.7 35.4
（5）实验①②③可探究 　外加电压　对电解水速率的影响，欲探究温度对电解水速率的影响，应选择的实验组是 　①④⑤　（填实验序号）。
（6）根据表中数据得出的结论是 　在相同温度下，外加电压越大，电解水速率越快或在相同电压下，温度越高，电解水速率越快　（写出1点）。
【分析】水分子之间有间隔，温度升高，水分子间隔变大。
电解水时，正极产生的是氧气，氧气能使带火星的木条复燃，负极产生的是氢气，氢气燃烧生成水，氧气和氢气的体积比约为1：2，质量比是8：1。
【解答】解：（1）温度升高，水分子间隔变大，与20℃时对应的微观示意图相比，50℃时相同空间内对应的分子个数减少，则50℃时对应的微观示意图为
。
（2）电解水时，正极上产生氧气，负极上产生氢气，氢气与氧气的体积比为2：1，则b管中的气体是氢气，氢气具有可燃性，打开管b活塞，在管口放入燃着木条观察到气体燃烧产生淡蓝色火焰。
（3）水在通电条件下生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，则该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的。
（4）水在通电条件下生成氢气和氧气，反应的文字表达式为：，反应中水分子分成氢原子、氧原子，氢原子之间结合成氢分子，聚集成氢气，氧原子之间结合成氧分子，聚集成氧气，则电解水过程中没有发生改变的微粒是H、O。
（5）实验①②③的温度相同，外加电压不同，可探究外加电压对电解水速率的影响。
实验①④⑤的外加电压均为6V，且温度互不相同，可用于探究温度对电解水速率的影响。
（6）根据表中数据可以得出：在相同温度下，外加电压越大，电解水速率越快或在相同电压下，温度越高，电解水速率越快。
故答案为：（1）。
（2）气体燃烧产生淡蓝色火焰。
（3）氢元素和氧元素。
（4）；H、O。
（5）外加电压；①④⑤。
（6）在相同温度下，外加电压越大，电解水速率越快或在相同电压下，温度越高，电解水速率越快。
【点评】电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的，同时说明在化学变化中分子可分，原子不可分。
4．某化学兴趣小组用如图实验装置（气密性良好）探究影响电解水反应快慢的因素。温度20℃时，在不同条件下进行实验Ⅰ，数据记录如下表：
实验 实验序号 液体种类 电压/V 时间/min H2体积/mL O2体积/mL
Ⅰ ① 200mL蒸馏水 2 45 0 0
② 200mL蒸馏水 10 45 极少 极少
③ 200mL蒸馏水 16 45 5 2.5
（1）能燃烧且产生淡蓝色火焰的是 　a　（选填“a”或“b”）管内气体。
（2）电解水的符号表达式为 　　。
（3）通过实验Ⅰ可知电解纯水的速率很慢，　电压　越大，电解水反应速率越快。
【提出问题】电解纯水的速率很慢，还有什么因素会影响电解水的速率？
【查阅资料】水中可加入少量氢氧化钠以增强导电性。
【形成假设】水中氢氧化钠的含量会影响电解水反应的速率。
【进行实验】温度为20℃时，在不同条件下进行实验Ⅱ，数据记录如下表：
实验 实验序号 液体种类 电压/V 时间/min H2体积/mL O2体积/mL
Ⅱ ④ cmL蒸馏水+0.8gNaOH 10 30 10 4.9
⑤ 200mL蒸馏水+1.6gNaOH 10 2.6 10 4.9
⑥ 200mL蒸馏水+3.2gNaOH 10 2.0 10 5.0
⑦ 200mL蒸馏水+4gNaOH 10 d 10 5.0
（4）从实验设计角度考虑，实验④中蒸馏水的体积c＝ 　200　。
【得出结论】
（5）可得出的结论是 　氢氧化钠的含量越大，反应速率越快　。
【交流讨论】
（6）表中部分数据氢气与氧气的体积比略大于2：1，从物质性质角度分析可能的原因是 　相同条件下，氧气在水中的溶解能力大于氢气；氧气的化学性质活泼，部分氧气与电极发生反应　。（答两点即可）
（7）预测实验⑦中所用时间d 　＜　（选填“＞”或“＜”）2min。
【分析】电解水时，正极产生的是氧气，氧气能使带火星的木条复燃，负极产生的是氢气，氢气燃烧生成水，氧气和氢气的体积比约为1：2，质量比是8：1。
【解答】解：（1）由电解水实验可知，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气与氢气的体积比为1：2，由图可知b管与电源的正极相连，所以b管中的气体是氧气，氧气不具有可燃性，不能燃烧，a管与电源的负极相连，所以a管中的气体是氢气，氢气具有可燃性，氢气燃烧产生淡蓝色火焰。
（2）水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，反应的符号表达式为。
（3）由实验①②③可知当液体种类、时间相同的条件下，电压越大，生成的气体体积越大，电解水反应速率越快。
（4）该实验是探究水中氢氧化钠的含量对电解水反应的速率的影响，所以蒸馏水的体积应保持一样，所以实验④中蒸馏水的体积c＝200mL；
（5）由实验④⑤⑥可知，当液体种类、电压相同时，生成等体积的气体，氢氧化钠的质量越大，需要的时间越少，所以可得氢氧化钠的含量越大，反应速率越快。
（6）相同条件下，氧气在水中的溶解能力大于氢气；氧气的化学性质活泼，部分氧气与电极发生反应。
（7）氢氧化钠的含量越大，反应速率越快，实验⑦中氢氧化钠的含量大于实验⑥中氢氧化钠的含量，所以反应时间小于2min。
故答案为：（1）a。
（2）。
（3）电压。
（4）200。
（5）氢氧化钠的含量越大，反应速率越快。
（6）相同条件下，氧气在水中的溶解能力大于氢气；氧气的化学性质活泼，部分氧气与电极发生反应。
（7）＜。
【点评】电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的，同时说明在化学变化中分子可分，原子不可分。
5．学习了二氧化锰对过氧化氢分解有催化作用的知识后，我们对催化剂已有了初步的认识。
（1）下列有关于催化剂的说法中错误的是 　ABCD　（填字母）
A．催化剂只能加快化学反应速率
B．催化剂可以增加产物的质量
C．二氧化锰是可做所有反应的催化剂
D．一个化学反应只有一种催化剂
实验一：某同学想：氧化铜（CuO）能否起到类似的催化剂作用呢？于是进行了以下探究。
【猜想与假设】
（2）Ⅰ、氧化铜不是催化剂，也不参与反应，反应前后质量和化学性质不变；
Ⅱ、氧化铜参与了反应产生氧气，反应前后质量和化学性质发生改变；
Ⅲ、氧化铜是反应的催化剂，反应前后 　质量和化学性质没有变化　。
【进行实验】
用天平称量0.2gCuO，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图实验：
（3）请补充能证明猜想Ⅲ成立的实验现象：步骤③现象为 　带火星的木条复燃　，步骤⑥中二氧化锰固体质量为 　0.2　g。
结论：猜想Ⅲ成立。
（4）步骤①的目的是 　对比　。
（5）定性判断步骤①和步骤②的反应快慢，可根据 　产生气泡的速率　。
实验二：探究制取氧气的适宜催化剂。实验方案如下：
Ⅰ、用MnO2、CuO、Fe2O3、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MnO2的海藻酸钠微球，采用如图1所示装置进行实验。改用其他三种微球，分别重复上述实验，得到如图2所示的锥形瓶内压强随时间变化的曲线图。
（6）每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的目的是 　确保催化剂质量相等　。
（7）从实验曲线看，催化效果较好、反应温和的催化剂是 　CuO　（填化学符号）。
（8）用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落，其原因可能是 　橡皮塞弹出　。
（9）除上述影响过氧化氢溶液分解的因素外，你认为还有哪些因素会影响过氧化氢溶液的分解速率，请你再探究（探究一种因素即可）
影响因素：　催化剂颗粒大小　；
探究方案：　取等质量颗粒大小不同的氧化铜（催化剂）分别放于两支试管中，同时加入5mL5%（等体积等浓度）的过氧化氢溶液，观察现象　。
【分析】过氧化氢在催化剂催化作用下分解生成水和氧气，氧气能使带火星的木条复燃。
催化剂能够改变反应速率，反应前后质量和化学性质都不变，不同的催化剂，催化效果不同。
【解答】解：（1）A、催化剂可以加快化学反应速率，也可以减慢化学反应速率，故说法错误；
B、催化剂只能改变化学反应速率，不会改变产物的质量，故说法错误；
C、二氧化锰只能作某些反应的催化剂，不是可做所有反应的催化剂，故说法错误；
D、一个化学反应可能多种催化剂，例如能作过氧化氢分催化剂有二氧化锰；硫酸铜等，故说法错误；
（2）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，猜想Ⅲ：氧化铜是反应的催化剂，反应前后质量和化学性质没有变化；
（3）若能证明猜想Ⅲ成立，氧化铜能加快过氧化氢分解速度，质量和化学性质在化学反应前后不变，其实验现象：步骤③现象为带火星的木条复燃，步骤⑥中二氧化锰固体质量为0.2g；
（4）步骤①的目的是对比，比较过氧化氢在没有加催化剂时反应速度与添加催化剂后反应速度；
（5）定性判断步骤①和步骤②的反应快慢，可根据产生气泡的速度；
（6）每次实验时，海藻酸钠微球数应相同的目的是确保催化剂质量相等；
（7）从实验曲线看，二氧化锰作催化剂时反应速率太快，氧化铁和三氧化二铬作催化剂时反应速率太慢，催化效果较好、反应温和的催化剂是氧化铜，其化学符号为CuO；
（8）用含MnO2的海藻酸钠微球进行实验，60s时压强瞬间回落，其原因是橡皮塞弹出，气压骤然降低；
（9）影响因素可能是催化剂颗粒大小，方案：取等质量颗粒大小不同的氧化铜（催化剂）分别放于两支试管中，同时加入5mL5%（等体积等浓度）的过氧化氢溶液，观察现象。（影响因素还包括温度、催化剂的质量等）。
故答案为：（1）ABCD。
（2）质量和化学性质没有变化。
（3）带火星的木条复燃；0.2。
（4）对比。
（5）产生气泡的速率。
（6）确保催化剂质量相等。
（7）CuO。
（8）橡皮塞弹出。
（9）催化剂颗粒大小；取等质量颗粒大小不同的氧化铜（催化剂）分别放于两支试管中，同时加入5mL5%（等体积等浓度）的过氧化氢溶液，观察现象。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
6．硫酸铜是实验中常见的化学试剂，兴趣小组的同学针对硫酸铜的性质、应用、获取等方面进行了项目化的研究。
任务一：研究硫酸铜的性质
【查阅资料】固体硫酸铜粉末呈白色，遇水会变蓝；硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液、铁等能发生化学反应。
【小组交流】小组同学对以下问题进行了交流：
（1）将硫酸铜粉末露置在空气中一段时间后，发现硫酸铜粉末变蓝，说明空气中含有 　水分或水蒸气　。
（2）固体硫酸铜粉末呈白色，这是描述硫酸铜的 　物理性质　（选填“物理性质”或“化学性质”）。
任务二：利用硫酸铜的性质验证质量守恒定律
西汉时期的《淮南万毕术》记载了湿法炼铜工艺：“曾青（硫酸铜溶液）得铁则化为铜”。同学们利用其反应原理验证质量守恒定律。
【实验方法】按照下图方法进行实验，将硫酸铜溶液倒入放有铁丝的锥形瓶中，用电子秤称量反应前后物质的质量。
【实验现象】
（3）铁丝表面有红色固体出现，溶液逐渐变为浅绿色； 　反应前后，电子秤上的示数不变　。
【实验结论】
（4）　反应前后各物质的质量总和不变　。
任务三：探究硫酸铜的获取
【查阅资料】
（5）制备硫酸铜的一种方案为Cu+H2O2+H2SO4＝CuSO4+2X，其中X的化学式为 　H2O　。
【实验模拟】利用以上原理进行实验，发现制备硫酸铜的过程中开始时有少量气泡产生，后来反应剧烈并产生大量气泡，放出热量。
【提出问题】经过分析，同学们认为是过氧化氢分解产生了氧气。那么，是什么因素加快了反应？
【作出猜想】
（6）猜想一：生成的CuSO4。猜想二：温度升高。猜想三：　生成的CuSO4与温度升高共同影响　。
【进行实验】
实验 实验一 实验二 实验三 实验四
现象 产生气泡 无明显现象 产生气泡 快速产生气泡
【实验分析】
（7）实验一中反应的化学方程式为 　　。
（8）为了验证温度升高能加快H2O2的分解，甲同学的方案是实验二和实验三对比，乙同学的方案是实验一和实验四对比。老师对甲、乙同学的方案进行了点评，认为甲同学的方案更严谨，理由是 　实验二和实验三中没有硫酸铜的干扰　。
【实验结论】猜想三正确。
【拓展延伸】硫酸铜是一种功能极强的化学物质，既有着广泛的实际应用价值，也在科学研究中发挥着重要作用。正确和安全地使用硫酸铜，可以最大化地发挥其在各个领域里的潜力，同时保护人类和环境的安全。
【分析】（1）根据固体硫酸铜粉末呈白色，遇水会变蓝色分析；
（2）根据物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质是物理性质，包括物质的颜色、状态、气味等分析；
（3）根据质量守恒定律分析；
（4）根据实验现象分析；
（5）根据质量守恒定律分析；
（6）综合猜想一和猜想二分析；
（7）根据实验一中过氧化氢在硫酸铜的作用下分解生成水和氧气分析；
（8）根据实验的现象分析。
【解答】解：（1）根据资料：固体硫酸铜粉末呈白色，遇水会变蓝，所以将硫酸铜粉末露置在空气中一段时间后，发现硫酸铜粉末变蓝，说明空气中含有水蒸气；
（2）物质不需要发生化学变化就能表现出来的性质是物理性质，包括物质的颜色、状态、气味等，固体硫酸铜粉末呈白色，这是描述硫酸铜的物理性质；
（3）硫酸铜溶液与铁反应生成铜和硫酸亚铁溶液，反应前后质量不变，所以观察到反应前后，电子秤上的示数不变；
（4）根据实验可得出：反应前后各物质的质量总和不变；
（5）根据质量守恒定律，反应前后原子的个数、种类不变，化学方程式左边，铜原子个数：1个；氢原子个数：4个；氧原子个数：6个；硫原子个数：1个；化学方程式右边，铜原子个数：1个；硫原子个数：1个；氧原子个数：4个，所以2X中氢原子个数：4个；氧原子个数：2个，X中氢原子个数：2个；氧原子个数：1个，所以X的化学式为H2O；
（6）综合猜想一和猜想二可知，猜想三为生成的CuSO4和温度升高共同作用加快了H2O2分解；
（7）实验一中过氧化氢在硫酸铜的作用下分解生成水和氧气，反应的化学方程式为；
（8）根据实验一和实验二的现象可知，CuSO4能加快过氧化氢的分解；由于乙同学的方案是实验一和实验四对比，实验对照组中影响过氧化氢分解的因素除了温度还有硫酸铜，所以甲同学的方案实验二和实验三对比更严谨。
故答案为：
（1）水分或水蒸气；
（2）物理性质；
（3）反应前后，电子秤上的示数不变；
（4）反应前后各物质的质量总和不变；
（5）H2O；
（6）生成的CuSO4与温度升高共同影响；
（7）；
（8）实验二和实验三中没有硫酸铜的干扰。
【点评】本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论。
7．化学实验研究小组以“过氧化氢制取氧气的最佳条件”为课题并进行实验验证。
【查阅资料】①MnO2、FeCl3、KI都可以作H2O2分解的催化剂。②气压传感器能描绘出密闭容器中压强随时间的变化曲线（如图2）。曲线斜率越大，说明过氧化氢分解速度越快，则该条件对过氧化氢分解速率影响越大。
【进行实验】
连接仪器，将体积相同、浓度不同的过氧化氢溶液和不同质量的MnO2、FeCl3、KI分别放在耐压的密闭容器中，用气压传感器测量并采集数据：
实验编号 影响因素 曲线斜率
催化剂种类 催化剂用量/g 过氧化氢浓度
1 MnO2 0.1 5% 0.383
2 0.3 8% 6.367
3 0.6 10% 18.233
4 FeCl3 0.6 10% 0.099
5 KI 0.6 10% 0.163
【现象与结论】
（1）根据实验 　3，4，5　（填实验编号）的比较可得出，三种催化剂催化效果排序是 　MnO2＞KI＞FeCl3　。
（2）实验3观察到瓶内反应剧烈，产生大量白雾，其他实验组中未见到白雾。根据以上信息你认为最适合实验室制取氧气的为 　2　（填实验编号）。
【验证实验】
（3）实验小组同学不采用气压传感器和数字传感器，而是取来150mL集气瓶、水槽、秒表等，重复进行上述实验，通过测量 　收集150mL氧气所需时间　，从而验证结论是否适合实际操作。
【交流与反思】
（4）实验室制取氧气，若采用如图3仪器作为气体发生装置，请从安全角度说出上述实验在操作中的注意事项 　缓慢加入过氧化氢溶液　（写1条）。
（5）相同温下，将相同质量的氯化铁、二氧化锰，分别放入相同体积和浓度的过氧化氢溶液中。一段时间后，能体现生成气体量与时间关系的曲线是 　c　（填序号）（图中“实线”“虚线”分别表示氯化铁、二氧化锰产生气体量与时间的关系）。
a.
b.
c.
【分析】（1）根据对比实验要求选择实验组，总结实验结论；
（2）根据实验数据结合实验需求选择实验组；
（3）根据化学反应速率的表达方式回答此题；
（4）根据实验操作注意事项回答此题。
【解答】解：（1）比较三种催化剂不同效果，其他实验条件需要保持一致，因此选择3，4，5三组实验，仅改变了催化剂种类；根据实验数据可以二氧化锰斜率最大，说明反应速率最快，效果最好，然后是碘化钾，最好为氯化铁；
（2）根据实验数据可知，二氧化锰催化效果最好，但是加入量不宜过多，反应速率过快，不宜收集，故选2作为最佳方案；
（3）化学反应速率还可以利用收集相同体积气体所需要的时间来测试，集气瓶没有刻度，因此可以利用收集整瓶氧气所用时间来测试实验数据；
（4）注射器可以控制加入液体的量，从而控制反应速率，所以缓慢加入液体，避免气体产生过快，密封橡胶塞被弹开；
（5）相同温下，将相同质量的氧化铜、二氧化锰，分别放入相同体积和浓度的过氧化氢溶液中，催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的质量，所以最终生成氧气的质量是相同的，故选c。
故答案为：（1）3，4，5；MnO2＞KI＞FeCl3。
（2）2。
（3）收集150mL氧气所需时间。
（4）缓慢加入过氧化氢溶液。
（5）c。
【点评】此题主要考查催化剂的实验探究，主要是利用实验装置及实验数据来分析和解决实验中的有关问题，结合各方面的条件得出正确结论。
8．科学探究与实践是我们需要不断培养的学科核心素养。
（1）某兴趣小组利用电解器装置做了电解水的实验。右侧玻璃管中产生的气体为氢气，该侧石石墨电极与电源 　负极　（填“正极”或“负极”）相连。
（2）电解水时，通常要加入少量氢氧化钠（NaOH）或硫酸钠（Na2SO4）以增强导电性。化学兴趣小组同学发现向水中加入氯化钠（NaC1）也可以达到增强导电性的作用。但是通电一段时间后观察到与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时，石墨电极上分别生成了哪种气体？
【查阅资料】①氯气（Cl2）是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体；
②氢气和氧气都是无色无味的气体。
【作出假设】猜想一：氧气和氯气；猜想二：氢气和氧气；
猜想三：　氯气和氢气　。
【设计实验】用简易装置来电解加了氯化钠的水，并收集两个电极上产生的气体。
实验步骤 实验现象 解释或结论
①通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体颜色 试管a收集到黄绿色气体，试管b收集到无色气体 猜想 　二　错误
②试管b收集了少量气体后，倒掉试管中的水，用拇指堵住试管口，靠近点燃的酒精灯的火焰，移开拇指 发出尖锐的爆鸣声 证明b试管中收集到的气体为 　氢气　，猜想三正确
【实验结论】氯化钠溶液通电时，氯化钠和水反应生成了猜想三的两种气体，还生成了氢氧化钠。
【反思与评价】电解水的实验若要证明水的组成，不可以加氯化钠，会引入新的反应物。
（3）为研究影响电解水反应速率的因素，兴趣小组的同学利用12V直流电源进行了相关实验探究，数据如下：
编号 温度 NaOH溶液浓度 b管气体体积 a管气体体积 电解时间
A 20℃ 2% 20mL 9.8mL 54.0s
B 20℃ 5% 20mL 9.8mL 36.2s
C 30℃ 2% 20mL 9.9mL X
D 30℃ 5% 20mL 9.9mL 35.4s
①比较实验A和B，可得到的结论是 　其它条件相同时，氢氧化钠溶液浓度越大，水分解速率越快　。
②分析四组实验数据，实验C的电解时间X可能是 　C　（填字母）。
A.32.4s
B.35.2s
C.50.2s
D.55.6s
【分析】电解水时，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气和氢气的体积比约为1：2。
对比试验要确定好常量和变量。根据表中提供信息可以进行相关方面的判断。
【解答】解：（1）某兴趣小组利用电解器装置做了电解水的实验。右侧玻璃管中产生的气体为氢气，该侧石石墨电极与电源 负极相连。
故答案为：负极。
（2）【作出假设】猜想一：氧气和氯气；猜想二：氢气和氧气；猜想三：氯气和氢气。
故答案为：氯气和氢气。
【设计实验】
实验步骤 实验现象 解释或结论
①通电一段时间后，用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察气体颜色 试管a收集到黄绿色气体（产生的气体是氯气），试管b收集到无色气体 猜想二错误
②试管b收集了少量气体后，倒掉试管中的水，用拇指堵住试管口，靠近点燃的酒精灯的火焰，移开拇指 发出尖锐的爆鸣声（氢气燃烧生成水） 证明b试管中收集到的气体为氢气，猜想三正确
故答案为：二；氢气。
（3）①比较实验A和B，可得到的结论是其它条件相同时，氢氧化钠溶液浓度越大，水分解速率越快。
故答案为：其它条件相同时，氢氧化钠溶液浓度越大，水分解速率越快。
②比较实验B和D，可得到的结论是其它条件相同时，温度越高，水分解速率越快。分析四组实验数据，实验C的电解时间X小于54.0s，大于35.4s，可能是50.2s。
故答案为：C。
【点评】电解水生成氢气和氧气，说明水是由氢元素和氧元素组成的，同时说明在化学变化中分子可分，原子不可分。
9．某化学兴趣小组对实验制取氧气的催化剂展开了探究。请回答下列问题：
【探究一】影响过氧化氢分解速率的因素有哪些？实验数据如下表：
实验序号 双氧水的浓度 双氧水的体积/mL 温度/℃ 二氧化锰的用量/g 收集氧气的体积/mL 反应时间
① 5% 1 20 0.1 4 16s
② 15% 1 20 0.1 4 6s
③ 30% 5 35 0 4 98min
④ 30% 5 55 0 4 20min
（1）能说明过氧化氢的分解速率与其浓度有关的实验是 　①和②　（填实验序号）。
（2）实验③④的实验目的是 　探究过氧化氢分解速率与温度的关系　。
（3）为完成上述实验中收集氧气及数据的测定需要用到的部分装置如图所示，与c连接的是 　a　（填“a”或“b”）端，进行操作时，集气瓶中未装满水，对实验测量结果 　不会　（填“会”或“不会”）产生影响。
（4）兴趣小组探究了不同的金属氧化物对过氧化氢分解速率的影响。他们在等体积的三个锥形瓶中加入40mL5%的过氧化氢溶液，分别加入等量的二氧化锰（MnO2）、氧化铁（Fe2O3）、氧化铜（CuO）后，根据实验数据绘制了产生的氧气体积和时间变化的曲线如图。观察该图回答问题：
①通过该图可得出结论：　二氧化锰对过氧化氢的催化效果最好或催化剂的种类不会影响最终产生氧气的量（合理即可）　（写出1条即可）。
②兴趣小组做了另一组实验，向第四个锥形瓶中加入40mL约6～7%的过氧化氢溶液，并加入0.1g二氧化锰，请用实线在图中补上实验所得曲线。
【探究二】二氧化锰粒径大小对氯酸钾分解催化效果的影响。取两份等质量的氯酸钾，分别加入等质量、粒径大小不同的二氧化锰进行加热，用传感器测得固体残留率（反应剩余固体质量与反应前固体质量之比）如图：
（5）该探究中，氯酸钾制取氧气的符号表达式为 　KClO3KCl+O2　。
（6）分析图像，对氯酸钾分解的催化效果更好的为粒径 　0.0002mm　（填“1～2mm”或“0.0002mm”）二氧化锰。
【分析】（1）根据需要控制的变量是过氧化氢的浓度，其它变量应该完全相同进行分析；
（2）根据温度越高，过氧化氢分解速率越快进行分析；
（3）根据氧气的密度比水小，排出水的体积等于生成的气体的体积进行分析；
（4）根据金属氧化物能加快过氧化氢的分解速率；相同时间内，二氧化锰作催化剂时，产生的氧量比较大进行分析；
（5）根据氯酸钾在二氧化锰作催化剂和加热条件下反应生成氯化钾和氧气进行分析；
（6）根据纳米二氧化锰催化氯酸钾分解所需温度更低进行分析。
【解答】解：（1）能说明过氧化氢的分解速率与其浓度有关的实验，需要控制的变量是过氧化氢溶液的浓度，其它变量应该完全相同，观察图表可知是实验①②；
（2）③④两组实验控制的变量是温度，由图表可知温度越高，过氧化氢分解速率越快，所以实验③④的实验目的是探究过氧化氢分解速率与温度的关系；
（3）氧气不易溶于水，氧气的密度比水小，为了完成上述实验及数据的测定，气体应从b端进入，水从a端排出，因此与c连接的是a；由于排出水的体积等于生成的气体的体积，进行操作时，集气瓶中未装满水，对实验测量结果不会产生影响；
（4）①由图可知，金属氧化物能加快过氧化氢的分解速率；相同时间内，二氧化锰作催化剂时，产生的氧量比较大，说明其它实验条件相同的情况下，二氧化锰的催化效果最好；
②催化剂的种类不会影响最终产生氧气的量等。②向第四个锥形瓶中加入40mL约6～7%的过氧化氢溶液，并加入0.l g 二氧化锰，因为过氧化氢溶液的浓度大了，所以反应速率更快，生成氧气更多了，曲线如图：；
（5）氯酸钾在二氧化锰作催化剂和加热条件下反应生成氯化钾和氧气。该反应的符号表达式是KClO3KCl+O2；
（6）由图中数据知，粒径0.0002mm二氧化锰催化氯酸钾分解所需温度更低，所以对氯酸钾分解催化效果更好。
故答案为：（1）①和②；
（2）探究过氧化氢分解速率与温度的关系；
（3）a；不会；
（4）①二氧化锰对过氧化氢的催化效果最好或催化剂的种类不会影响最终产生氧气的量（合理即可）；
②；
（5）KClO3KCl+O2；
（6）0.0002mm。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
10．灭火器是生活中必不可少的消防设施，某兴趣小组同学以泡沫灭火器为主题开展如下探究。
【教材实验再现】小组同学利用碳酸钠溶液和浓盐酸进行如图1所示实验，使用灭火器时，将装置倒置，浓盐酸与碳酸钠溶液反应后，喷出含有CO2的泡沫。
（1）Ⅱ中发生反应的化学方程式为 　Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑　。
（2）Ⅱ中当泡沫“黏附”在燃烧物表面后，起到 　隔绝氧气（或空气）　的作用，即可灭火。
（3）老师带领同学们了解了使用灭火器的方法，图2中灭火器的正确操作顺序是 　cba　（填字母）。
【拓展探究】小组同学经查阅资料梳理出泡沫灭火器可用的原料方案如下。
方案 原料（试剂） 理论依据
1 碳酸钙固体和稀盐酸 生成CO2，蒸发吸热，有H2O生成
2 碳酸钠溶液和浓盐酸 较快速、产生CO2
3 浓碳酸氢钠溶液和浓盐酸 快速、大量产生CO2
（4）从灭火效率考虑，你认为方案 　1　（填序号）不可行。
（5）从上述资料中分析可得出制作泡沫灭火器的原料应满足的条件为 　反应能产生二氧化碳　、　反应速率快　。（答两条）
【延伸探究】为探究碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应产生气体的速率，小组同学用数字化技术测量密闭容器中等体积的溶质质量分数为2%的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液分别与等浓度、等体积的足量稀盐酸反应（实验装置如图3），记录实验过程中CO2的体积分数随时间变化如图4。
（6）通过计算分析，碳酸钠与稀盐酸反应对应的是曲线 　乙　（选填“甲”或“乙”）。
（7）实验中要获得可靠的数据，必须要控制的条件是 　温度相同　。
（8）比较碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生气体的速率时，除比较相同条件下，产生CO2的体积分数外，还可以比较 　密闭容器中压强的变化情况或产生相同体积的二氧化碳所用的时间等　。
【分析】碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水；
燃烧的条件：可燃物，可燃物与氧气接触，温度达到可燃物的着火点，三者必须同时具备，缺一不可。
灭火的方法有：移走可燃物，隔绝氧气，降低温度到可燃物的着火点以下。d不属于要确定好常量和变量。
【解答】解：（1）Ⅱ中碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，化学方程式为：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑；
（2）Ⅱ中当泡沫“黏附”在燃烧物表面后，起到隔绝氧气（或空气）的作用，可达到灭火的目的；
（3）干粉灭火器灭火的正确操作顺序是：上下摇动灭火器几次，拔出保险销；解脱喷管；按下压把，对准火焰根部扫射；故正确操作顺序为：cba；
（4）根据表格可知，方案2、3均能较快速产生二氧化碳，覆盖在可燃物表面，隔绝氧气，达到灭火的目的，所以从灭火的效率考虑，方案1不可行；
（5）根据表格可知，制作泡沫灭火器的原料应满足的条件为均能产生二氧化碳，且反应速率快；
（6）碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，化学方程式为：Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑，每106份质量的碳酸钠能产生44份质量的二氧化碳；碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，化学方程式为：NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑，每84份质量的碳酸氢钠能产生44份质量的二氧化碳，等体积的溶质质量分数为2%的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液分别与等浓度、等体积的足量稀盐酸反应，最终碳酸氢钠产生的二氧化碳多，故甲表示碳酸氢钠与稀盐酸反应的曲线，乙表示碳酸钠与稀盐酸反应的曲线；
（7）由于温度也会影响反应速率，所以实验中要获得可靠的数据，必须要控制温度相同；
（8）比较碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生气体的速率时，除比较相同条件下，产生 CO2 的体积分数外，还可以比较密闭容器中压强的变化或产生相同体积的二氧化碳所用的时间等（合理即可）。
故答案为：（1）Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑。
（2）隔绝氧气（或空气）。
（3）cba。
（4）1。
（5）反应能产生二氧化碳；反应速率快。
（6）乙。
（7）温度相同。
（8）密闭容器中压强的变化情况或产生相同体积的二氧化碳所用的时间等。
【点评】本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论。
11．二氧化锰可作过氧化氢分解的催化剂，兴趣小组想探究过氧化氢分解有没有其他催化剂。
影响过氧化氢分解的因素，除催化剂外，还有什么？
【提出问题】氧化铁能否作过氧化氢分解的催化剂？如果能，其催化效果如何？
【实验探究】
实验步骤 实验现象
①分别量取5mL5%过氧化氢溶液放入A、B两支试管中，向A试管中加入1g氧化铁粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，观察现象。 A试管中产生气泡，带火星木

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