2020年中考化学专题训练《催化剂对化学反应速率的影响》
测试题
1、化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的方法制取氧气，那么，影响过氧化氢溶液分解快慢的因素到底有哪些呢？某化学兴趣小组对此做出如下研究： 【提出问题】影响过氧化氢溶液分解快慢的因素有什么？ 【作出假设】假设1：过氧化氢溶液的浓度 假设2：催化剂的质量 假设3：温度
假设4： （你能提出一种假设吗？） 【设计实验】小明同学设计如下实验方案进行验证。 序H2O2溶H2O2溶MnO2温度 号 液浓度 液质量 质量 ① 5% ② 30% ③ 30% 12g 12g 12g 20℃ 0.2g 20℃ 0.2g 40℃ 无 O2体时积 间 125ml 20s 125ml 2s 125ml 148s （1）通过对比实验①和②可知，过氧化氢溶液分解的快慢与 因素有关系。
（2）二氧化锰在过氧化氢溶液分解前后质量和 不变。
（3）请你写出用二氧化锰催化过氧化氢溶液分解的化学方程式 。 【讨论交流】
（4）小红同学认为在这个实验中，必须用排水法收集氧气，理由是 。 （5）小辉同学提出小明的方案无法验证温度对过氧化氢溶液分解快慢的影响。请你帮他说出理由 。
【拓展延伸】同学们查阅资料得知，FeCl3溶液对过氧化氢溶液分解也有影响，在老师的指导下设计实验继续探究。向2支试管中分别加入等质量不同浓度的H2O2溶液，再加入等质量，等浓度的FeCl3溶液，分别用气压传感器测定两试管中气体压力的变化曲线。如图所示。
请你思考：
（6）为保证实验的准确性，请你设计向两试管中加入FeCl3溶液的具体方法？ 。 （7）请你从图2曲线中找出FeCl3溶液对H2O2溶液分解影响的两条规律性结论： 2、实验室常用过氧化氢溶液作反应物、二氧化锰作催化剂来制取氧气。为比较不同质量的二氧化锰对反应速率的影响，某研究小组同学进行了如下探究：
（1）请写出二氧化锰催化过氧化氢分解的化学方程式： 。
（2）实验装置如图甲所示，可通过观察 来比较两者的反应速率。
（3）实验装置如图乙所示，量筒中进入水的体积与反应生成氧气的体积 （选填“相等”或“不等”），要比较不同质量的二氧化锰对反应速率的影响，可测量相同时间内 。
（4）小组同学设置了10组实验，每组中加入等体积、等浓度的过氧化氢溶液，测定加入不。同质量二氧化锰后，各组收集等体积氧气所用的时间，数据记录如下（其他实验条件均相同）： 实验序号 二氧化锰用量（g） 待测数据 1 0.1 17 2 0.2 8 3 0.3 7 4 0.4 5 5 0.5 4 6 0.6 3 7 0.7 2 8 0.8 2 9 0.9 2 10 1.0 2 请分析表中数据，回答问题：
①实验中用等体积、等浓度的过氧化氢溶液的目的是 。 ②条件相同时，随着MnO2用量的增加，反应速率 。
（5）同学们还想探究二氧化锰的颗粒大小对化学反应速率是否有影响，请你帮他们设计实验方案进行探究： 。
3、化学兴趣小组的同学学习了“二氧化锰在过氢北氢溶液分解中起催化作用”后，想探究四氧化三铁能否在过氧化氢溶液分解中起催化作用，请你一起参与他们的探究过程。 【提出问题】四氧化三铁能否作过氧化氢溶液分解的催化剂呢？ 【猜想与假设】四氧化三铁能作为过氧化氢溶液分解的催化剂。 【进行试验】
实验编实验操作 号 ① 在试管中加入过氧化氢溶液，然后将带火星的木条伸入试管中 实验现象 产生少量气泡，木条不复燃 ② 产生大量气泡，木条 在装有过氧化氢溶液的试管中加入1g四氧化三铁，然后将带火星的木条 伸入试管中 ③ ④ 待②中反应结束，将试管中的剩余物进行过滤，洗涤、干燥、称量 称得固体质量为1g 将③中所得固体放入试管中，向其中加入过氧化氢溶液，然后将带火星 的木条伸入试管中 【实验结论】（1）实验③④证明，四氧化三铁的 和 在反应前后均没有发生变化，可以作为过氧化氢溶液分解的催化剂。
（2）写出四氧化三铁催化过氧化氢溶液分解的化学方程式： 。
【实验拓展】小组成员小丽通过查阅资料，结合本次实验获知FeCl3溶液、CuSO4溶液都可以代替二氧化锰作H2O2分解的催化剂。于是她又设计并进行了实验来比较相同浓度的FeCl3溶液、CuSO4溶液的催化效果。 （1）若用图甲装置进行实验，应观察同时滴入两种溶液后 来判断FeCl3溶液、CuSO4溶液的催化效果。
（2）若用图乙装置进行实验，应测试生成等体积气体时所需的 来判断FeCl3溶液、CuSO4溶液的催化效果。
4、人教版新化学教材关于“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的催化作用“以及”寻找新的催化剂”研究性实验，引起了化学探究小组的兴趣． 【实验探究】 实验步骤 实验现象 Ⅰ．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 A试管中产生气泡，带火星ag氧化铁（ Fe2O3）粉末，并分别在A、B两支试管中插入带火星木条，木条复燃，B试管中无明显现观察现象． 象． Ⅱ．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 试管中均产生气泡，带火星木条伸入试管，如此反复多次实验，观察现象． Ⅲ．将实验Ⅱ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a克． Ⅳ．在装有a克氧化铁粉末的C试管、装有a克二氧化锰粉末的D中分别/ 木条均复燃． 放入5mL5%过氧化氢溶液，观察现象． 实验Ⅰ的A试管中若伸入燃烧的硫，则产生明亮的 色火焰，实验Ⅲ中“将实验Ⅱ中的剩余物小心过滤”时使用的玻璃棒，其作用是 ． 【实验结论】实验Ⅱ、Ⅲ证明：氧化铁（Fe2O3）的 和 在反应前后均没有发生变化，可以作过氧化氢分解的催化剂．
写出氧化铁（Fe2O3）催化过氧化氢分解的化学方程式 ． 【实验评价】设计实验Ⅳ的目的是探究氧化铁的催化效果是否比二氧化锰的更好． 若实验Ⅳ观察到D试管中产生气泡的速率更快，由此你可以得到的结论是 ． 【实验拓展】
查阅资料得知：CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可以做过氧化氢溶液分解的催化剂．下列有关催化剂的说法中正确的是 （填序号）． A．MnO2只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂 B．同一个化学反应可以有多种催化剂 C．催化剂只能加快化学反应的速率
D．用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物．
为探究“二氧化锰的质量对过氧化氢分解反应速率的影响”，小组同学在老师的指导下又进行了如下实验：
Ⅰ．按图甲组装实验仪器并进行气密性检测
Ⅱ．取10毫升溶质质量分数为3%的过氧化氢溶液和0.03克二氧化锰装入容器，塞紧橡皮塞，接上压强测量仪（如图乙）
Ⅲ．倾斜装置，使过氧化氢溶液和二氧化锰充分混合，用压强测量仪测量容器内的气压 Ⅳ．分别用0.06克、0.09克和0.12克相同的二氧化锰重复上述实验，整理相关数据如图丙．
①写出步骤Ⅰ中检查装置气密性的具体操作及气密性良好的判断依据： ． ②实验中，小组同学用 来反映产生氧气的多少． ③该探究过程得出的结论是 ． 5、某化学兴趣小组同学发现，除二氧化锰外其他物质也能作氯酸钾分解的催化剂，那么氧化铜是否能作氯酸钾分解的催化剂？于是进行了如下的探究。
提出问题：氧化铜是否能作氯酸钾分解的催化剂？它是否比二氧化锰催化效果好？
设计实验：同学们设计了下面三组实验，实验中“待测数据”是生成相同体积的氧气所需时间（其它可能影响实验的因素均忽略）。
实验编号 ① ② ③ 氯酸钾 1.2g 1.2g xg 其它物质质量 / 二氧化锰0.5g 氧化铜0.5g 待测数据 问题讨论：
（1）实验②中反应的化学方程式是 ，实验③中x的数值为 。
（2）由实验③与实验 的“待测数据”相对比，若实验③“待测数据”更 （填“大”或“小”），则说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。 反思提升：
（1）若要证明氧化铜是该反应的催化剂，还要设计实验验证它在化学反应前后的 和 不变。
（2）你认为同学们设计实验②和实验③的对比的目的是 。
6、某兴趣小组对氯酸钾分解反应的催化剂进行研究，在相同的加热条件下，用如图装置完成表中实验：
编号 氯酸钾质量/g 催化剂 催化剂质量/g 实验1 5 - - 实验2 5 二氧化锰 0.5 49 实验3 5 氧化铁 0.5 58 实验4 5 氯化钾 0.5 154 收集50mL氧气所需时间/s 171
（1）设置实验1的目的是 。
（2）表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是 ，氯酸钾分解的化学方程式为 。
（3）由实验1和实验4可知，氯化钾 （填“有”或“无”）催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集收集50mL氧气，所需时间明显少于17ls，解释原因： 。
（4）要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mL氧气所需时间外，还可以测量相同时间内 。
7、学习了MnO2对过氧化氢分解有催化作用的知识后，某同学想：CuO能否起到类似MnO2的催化作用呢？于是进行了以下探究。
【猜想】Ⅰ．CuO不是催化剂，也不参加反应，反应前后质量和化学性质不变； Ⅱ．CuO参与反应生成O2，反应前后质量和化学性质发生改变； Ⅲ．CuO是反应的催化剂，反应前后 。
【实验及结论】用天平称量0.2gCuO，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图一实验：
（1）填写下表：
步骤③现象 步骤⑥ 步骤⑦现象 结论 溶液中有气泡冒出，带称量所得固体质量为 火星木条复燃 g 溶液中有气泡冒出， 猜想Ⅰ、Ⅱ不成立；猜想Ⅲ成立。 【表达与交流】过氧化氢被CuO催化分出氧气的化学反应方程式为 。 【反思与拓展】
（1）甲同学为研究催化剂种类对催化效果的影响，用等量的两份过氧化氢溶液设计了图二实验，大家认为该方案不可行，其原因是 。
（2）以下有关催化剂的说法正确的是 （填序号）。 ①二氧化锰是催化剂； ②某些化学反应可以有多个催化剂； ③一种物质可能作为多个反应的催化剂； ④所有化学反应都需要催化剂； ⑤催化剂只能加快化学反应速率 8、过氧化氢在生产生活中有广泛应用，实验小组对过氧化氢进行探究。
（1）探究过氧化氢分解的催化剂种类。下面是他们设计的三组实验装置，在两两对比实验中（其他条件都相同），下列观察（或测定）方法在比较出催化剂对过氧化氢分解加速效果的依据分别是：
第一组同时实验，观察比较反应过程中 。 第二组同时实验，观察比较反应过程中两者产生气泡的快慢； 第三组分两次实验，比较反应过程中 。
待第三组实验中过氧化氢完全分解后，最终产两次产生气体的体积 （填“相同”或“不同”），并在催化剂的质量与反应时间的关系图中画出二者的关系。
（2）某兴趣小组通过实验发现使带火星木条复燃的氧气含量最低值是48%，但用带火星的木条直接检验过氧化氢溶液受热分解产生的氧气时，往往难以复燃，这是因为在加热生成氧气的同时产生大量水蒸气所致，此时混合气体中氧气的体积分数随温度变化的曲线如图1所示。若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热过氧化氢溶液的最高温度控制在大约 ℃．某同学改用如图2的装置后能使带火星的木条复燃，其原因是 。
（3）模拟氢氧焰实验按图3所示装置进行实验。
①关闭K，通入氢气，点燃。为保证安全，点燃氢气之前应先 。 将铁丝网放在火焰上灼烧，铁丝网只发红，不熔断。
②打开K，通入氧气，火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧烈程度与氧气的 有关。
参
1、解：【作出假设】影响过氧化氢溶液分解快慢的因素可能有过氧化氢溶液的浓度、催化剂的质量、催化剂的种类以及温度；故填：催化剂的种类；
【设计实验】（1）实验①和②中除了过氧化氢溶液的浓度不同以外，其他条件均相同，通过实验数据分析可知，过氧化氢溶液分解的快慢与过氧化氢溶液的浓度 有关系；故填：过氧化氢溶液的浓度；
（2）二氧化锰在过氧化氢溶液分解中充当催化剂，在反应前后质量和化学性质不变；故填：化学性质；
（3）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解为水和氧气；故填：2H2O2
2H2O+O2↑；
【讨论交流】（4）用排水法收集氧气便于观察到氧气是否收集满；故填：便于观察到氧气
是否收集满；
（5）所设计的三组实验中，没有除了温度不同以外，其他条件均相同的对比实验，所以无法验证温度对过氧化氢溶液分解快慢的影响；故填：所设计的三组实验中，没有除了温度不同以外，其他条件均相同的对比实验；
【拓展延伸】（6）向试管中加入FeCl3溶液，可以分别用注射器吸取等量、等浓度的FeCl3
溶液同时注入两支试管中，故填：分别用注射器吸取等量、等浓度的FeCl3溶液同时注入两支试管中；
（7）根据曲线可以看出，FeCl3溶液能加快H2O2溶液的分解；FeCl3溶液对浓度大H2O2溶液分解促进效果更好，故填：FeCl3溶液能加快H2O2溶液的分解；FeCl3溶液对浓度大H2O2溶液分解促进效果更好。
2、解：（1）在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢分解为水和氧气；故填：2H2O2
2H2O+O2
↑；
（2）实验装置如图甲所示，可通过观察产生气泡的快慢来比较两者的反应速率；故填：产生气泡的快慢；
（3）在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢分解产生氧气，造成装置内的压强增大，乙中的水进入量筒，量筒中进入水的体积与反应生成氧气的体积相等，要比较不同质量的二氧化锰对反应速率的影响，可测量相同时间内气体体积；故填：相等；收集气体的体积；
（4）①实验中用等体积、等浓度的过氧化氢溶液的目的是控制单一变量，探究二氧化锰的质量不同时，对反应速率的影响；故填：控制单一变量，探究二氧化锰的质量不同时，对反应速率的影响（合理即可）；
②由实验数据可知，条件相同时，随着MnO2用量的增加，反应速率逐渐增大，随后将基本不变；故填：逐渐增大，随后将基本不变；
（5）探究二氧化锰的颗粒大小对化学反应速率是否有影响可设计如下实验：将等体积、等浓度且温度相同的过氧化氢溶液与颗粒大小不同但质量相同的二氧化锰混合，测定生成等体积氧气所需时间；故填：将等体积、等浓度且温度相同的过氧化氢溶液与颗粒大小不同但质量相同的二氧化锰混合，测定生成等体积氧气所需时间。 3、解：【进行试验】
②在装有过氧化氢溶液的试管中加入1g四氧化三铁，然后将带火星的木条伸入试管中，产生气泡，带火星的木条复燃，说明反应生成了氧气； ④将③中所得固体放入试管中，向其中加入过氧化氢溶液，然后将带火星的木条伸入试管中，产生大量气泡，带火星的木条复燃，说明反应生成了氧气。 故填：复燃；产生大量气泡，带火星的木条复燃。 【实验结论】
（1）实验③④证明，四氧化三铁的质量和化学性质在反应前后均没有发生变化，可以作为过氧化氢溶液分解的催化剂。 故填：质量；化学性质。
（2）四氧化三铁催化过氧化氢溶液分解的化学方程式：2H2O2故填：2H2O2
2H2O+O2↑。
2H2O+O2↑。
【实验拓展】
（1）若用图甲装置进行实验，应观察同时滴入两种溶液后产生气泡的快慢来判断FeCl3溶液、CuSO4溶液的催化效果，即产生气泡越快，催化效果越好。 故填：产生气泡的快慢。 （2）若用图乙装置进行实验，应测试生成等体积气体时所需的时间来判断FeCl3溶液、CuSO4溶液的催化效果，即生成等体积气体需要的时间也短，催化效果越好。 故填：时间。
4、答案为：【实验结论】（1）蓝紫；引流；（2）质量；化学性质；（3）2H2O22H2O+O2
↑；【实验评价】二氧化锰更适合做过氧化氢分解生成氧气的催化剂；【实验拓展】B．①用手捂住锥形瓶，导管口出现气泡，说明装置不漏气． ②容器内压强的大小．
③二氧化锰的质量对反应速率的影响．
5、解：（1）氯酸钾在二氧化锰做催化剂和加热的条件下生成氯化钾和氧气；实验③中x的数值为1.2g，因为控制变量法只能控制催化剂不同一个变量；故答案为：2KClO3
2KCl+3O2↑；1.2；
（2）由实验③与实验①的“待测数据”相对比，若实验③“待测数据”更小，则说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率；故答案为：①；小；
反思提升：（1）催化剂是指：在化学变化中能改变其它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改变的物质；故答案为：质量；化学性质；
（2）我认为同学们设计实验②和实验③的对比的目的是：二氧化锰和氧化铜中，哪一个的催化效果好；故答案为：二氧化锰和氧化铜中，哪一个的催化效果好。 6、答案为：（1）对比实验；（2）二氧化锰；2KClO3氯化钾加快了反应；（4）收集气体的体积。 7、答案为：【猜想】质量和化学性质不变； 【实验及结论】0.2；带火星的木条复燃； 【表达与交流】2H2O2
2H2O+O2↑；
2KCl+3O2↑；（3）有；生成的
【反思与拓展】（1）实验中除了催化剂种类不同，过氧化氢溶液的溶质质量分数也不同，无法形成对照； （2）②③⑤。 8、解：（1）第一组同时实验，观察比较反应过程中两个气球体积变化的快慢，哪一个体积变化等快，哪一个反应速率就快； 第三组分两次实验，比较反应过程中收集一定体积氧气所需时间，收集满用时短的反应速度快；由于所用过氧化氢的体积和浓度均相同，催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变生成物的量，所以待第三组实验中过氧化氢完全分解后，最终产两次产生气体的体积相同，而在化学反应前后催化剂的质量不变；
故答案为：两个气球体积变化的快慢；收集一定体积氧气所需时间；相同；
（2）若只考虑氧气的体积分数对实验结果的影响，欲使带火星的木条复燃，应将加热双氧水的最高温度控制在大约87℃，这是因为87℃时，氧气的体积分数约为49%，如果温度高
于87℃时，氧气的体积分数会小于49%，不能使带火星的木条复燃；
改用如图丙装置后能使带火星的木条复燃其原因是冰水混合物使水蒸气冷凝，提高了氧气的体积分数。
故填：87；冰水混合物使水蒸气冷凝，提高了氧气的体积分数；
（3）按图3所示装置，①关闭K，通入氢气，点燃，为保证安全，点燃氢气之前应先验纯； ②打开K，通入氧气，火焰更明亮，铁丝熔断，说明燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关； 故填：①验纯；②浓度。
