2022年安徽省合肥市中考化学第二轮复习---催化剂

这是一份2022年安徽省合肥市中考化学第二轮复习---催化剂，共18页。试卷主要包含了84消毒液等内容，欢迎下载使用。
2022年合肥市中考化学第二轮复习《催化剂》
1、2021年诺贝尔化学奖揭晓，两位科学家因“在不对称有机催化研究方面的进展”被授予该奖项。催化剂在生产、生活和科研中的地位越来越重要。小组同学学习了二氧化锰对过氧化氢有催化作用的知识后，提出：氧化铜能否起到类似二氧化锰的催化剂作用呢？于是进行了如下探究。
【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、（1）______，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，反应前后质量和化学性质不变。
【实验】用天平称量0.2g氧化铜，取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，进行如图实验：

（2）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
所得固体是______g
溶液中有气泡放出，______
猜想Ⅰ、Ⅱ不成立，猜想Ⅲ成立
（3）步骤①的目的是______。
（4）步骤⑦重复实验②、③的目的是______。
【拓展探究】研究小组同学在老师指导下选用海藻酸钠（海藻酸钠是一种天然高分子物质，在本实验中性质稳定）作为催化剂支架，制备负载不同催化剂的海藻酸钠微球，对H2O2分解的各种催化剂的催化效果进行定量对比探究。
（5）实验设计：该小组设计了三组对比实验，相关的实验药品用量如下表所示，分析可知，表格中X的值应为______，设计实验a和实验c对比，其目的是______。
实验
催化剂/0.2g
负载催化剂微球
H2O2溶液浓度
H2O2溶液体积
a
MnO2
30粒
5%
20mL
b
CuO
30粒
X
20mL
c
Fe2O3
30粒
5%
20mL
【实验分析及结论】利用数字化手持技术收集数据分析，相同条件下MnO2催化效果最好。
2、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（CuO）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5mL 5%过氧化氢溶液于试管中，进行如图1实验：

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
（1）步骤①的目的是______。
（2）步骤⑥的目的是______。
【拓展】
利用图2装置探究影响H2O2溶液分解速率的因素，传感器装置的作用是测算生成O2的质量（圆底烧瓶内气压变化在安全范围），实验数据记录如下表。根据数据绘制O2的质量随时间变化的曲线，如图3所示：

实验编号
H2O2的质量分数（%）
催化剂种类（质量相等）
H2O2溶液的体积（mL）
对应曲线
Ⅰ
3.4
MnO2
10.0
a
Ⅱ
X
MnO2
10.0
b
Ⅲ
1.7
MnO2
10.0
c
Ⅳ
1.7
CuO
10.0
d（待绘制）
①请写出实验Ⅳ中，H2O2分解的化学方程式______。
②根据信息可以推测X的数值范围是______。
③结合图3和编号Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的实验数据，得出的结论是：______。
④通过实验验证，MnO2的催化效果比CuO好，则曲线d在图3所在区域为______（填标号）。
A．在曲线a
B．在曲线a和曲线b之间
C．在曲线b和曲线c之间
D．在曲线c下方
3、课本第二单元课后作业中有“寻找新的催化剂”的探究内容，某探究小组据此设计了如下探究方案。
【提出问题】红砖粉末能否作为过氧化氢溶液分解的催化剂？如果能，效果如何？
【实验探究】
实验步骤
实验现象
实验结论及解释
Ⅰ、
A中无明显现象，B中产生大量能使带火星木条复燃的气体。
①产生的气体是______。
②红砖粉末______（填“能”或“不能”）改变过氧化氢分解速率。
③写出该反应的化学方程式
______。
Ⅱ、向B试管中重新加入5%的过氧化氢溶液，反应停止后过滤、洗涤、干燥、称量滤渣
①又产生大量能使带火星木条复燃的气体
②滤渣质量等于a g
红砖粉末的______和______在反应前后均没有发生变化，能作过氧化氢分解的催化剂。
Ⅲ、
两试管中均产生气泡，且______。
红砖粉末的催化效果没有二氧化锰粉末好。
【实验拓展】查阅资料得知：硫酸铜、猪肝、土豆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正确的是______。
A．催化剂只能加快化学反应的速率
B．催化剂能增加生成物的质量
C．同一个化学反应可以有多种催化剂
4．小林在一次课外活动探究中发现，将一片土豆片放入过氧化氢溶液中，过氧化氢溶液的分解速率加快。对此，实验小组的同学进行了如下探究：
【提出问题】土豆能不能做过氧化氢分解的催化剂呢？
【作出猜想】猜想一：土豆能做过氧化氢分解的催化剂。
猜想二：__________
【实验验证】
实验
实验操作
实验现象
A
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
木条不复燃
B
在装有过氧化氢溶液的试管中加入0.5g土豆，然后将带火星的木条伸入试管中
产生大量的气泡，木条复燃
C
待B中反应结束，将试管里的剩余物进行过滤、洗涤、干澡、称量
称得固体质量为0.5g
D
将C中所得固体放入试管中，重新加入过氧化氢溶液，然后将带火星的木条伸入试管中
产生大量的气泡，木条复燃
【分析数据、得出结论】
(1)实验C证明土豆在反应前后_________没有发生变化。
(2)实验D证明土豆在反应前后________没有发生变化。
【结论】由以上实验探究可以得出，正确的猜想是：________
【实验拓展】
该研究小组又做了比较土豆与二氧化锰的催化效果的实验(如图)。实验时均以生成20mL气体为准。其他可能影响实验的因素均忽略不计。

相关数据如下表：
实验编号
3%过氧化氢溶液体积
其他物质质量
待测数据
Ⅰ
20mL
鲜土豆片0.5g
a
Ⅱ
20mL
二氧化锰0.5g
b
【分析总结】用量筒收集气体的优点是：___________；该实验还需控制的量有________；上述实验中的“待测数据”指_________。
【拓展提升】
(3)研究小组继续开展“寻找过氧化氢分解的新催化剂”活动。小明用坩埚钳夹取一点光亮的铜丝，放到酒精灯火焰上灼烧至表面变黑(此物质是氧化铜)。然后迅速地插入一只装有20mL3%的过氧化氢溶液的试管中。观察到试管内迅速产生大量气泡。于是得出结论氧化铜可以加快过氧化氢的分解。小组同学认为这个结论不可靠。原因是使得过氧化氢分解速率加快的因素还可能与__________有关。
(4)请写出实验室中用过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式________。
5、84消毒液、H2O2溶液都是常用消毒剂，兴趣小组对两种消毒剂进行了如下探究活动。
【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠。（化学式为NaClO）
【实验1】取少量84消毒液于试管中，滴加H2O2溶液，发现有大量气泡产生，然后___________。（填写实验操作和现象）证明产生的气体是氧气。
【提出问题】在上述反应中，NaClO的作用是什么？
【作出猜想】猜想一：作反应物，NaC1O与H2O2溶液发生化学反应；
猜想二：作___________，类似分解H2O2溶液制氧气时MnO2的作用。
【实验2】

①按如图所示组装实验装置，并___________。
②向锥形瓶中加入30mL84消毒液，注射器中吸入25 mLH2O2溶液。
③将注射器中的H2O2溶液平均分5次推入锥形瓶中：每次推入H2O2溶液，待不再产生气泡后，记录收集气体的总体积（忽略其他因素对测量结果造成的影响）见下表。

第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
收集气体的总体积/mL
140
280
365
370
375
分析表中数据得出“猜想一正确”，其依据是___________。
【分析讨论】NaC1O与H2O2溶液反应除生成氧气外，还生成氯化钠和水。该反应的化学方程式为___________。
6、某兴趣小组同学对实验室用过氧化氢溶液(俗称：双氧水)制备氧气的条件进行如下探究实验。
（1）甲同学为探究催化剂的种类对过氧化氢分解速度的影响，设计对比实验(如图所示)，在相同温度下，比较两组实验产生O2的快慢。

①A试管中反应的化学方程式为___________。
②如图中表示B试管中双氧水浓度的X%，其中X的值应为_______。
③可通过观察_______(填现象)，判断两者的催化效果。
（2）乙探究了影响双氧水分解速度的某种因素。实验数据记录如下：

双氧水的质量
双氧水的浓度
MnO2的质量
相同时间内产生O2体积
Ⅰ
50.0g
1%
0.1g
9mL
Ⅱ
50.0g
2%
0.1g
16mL
Ⅲ
50.0g
4%
0.1g
31mL
①本实验中，测量O2体积的装置应选择下图A、B、C中的___________(填编号)。

②实验结论：在相同条件下，_________，过氧化氢分解得越快。
（3）丙同学想探究影响双氧水分解速度的另一种因素。请你大胆猜想影响双氧水分解速度的另一种因素可能是_______。
7、科技工作者开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。

【查阅资料】在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2再生O2，其反应过程如图所示。
A．宇航员呼出的CO2与H2在催化剂的作用下反应为：CO2+H2CH4+H2O
b.水又分解生成了O2。
（1）结合反应过程图，请写出b中H2O在一定条件下分解生成O2的化学方程式________________。
我国化学工作者探究了催化剂种类、温度、气流速度对a反应中CO2转化率的影响。
【进行实验】
实验一
在压强为15MPa，催化剂质量相同，气体流速为20mL﹒min-1时，得到a反应中CO2转化率(%)如下：
实验分组
第1组
第2组
催化剂
Co4N/Al2O3
Co/Al2O3
温度/℃
300
320
340
360
300
320
x
360
CO2转化率(%)
84.4
85.3
86.8
90.1
37.6
48.8
54.9
59.8
实验二
探究催化剂相同，气体流速对a反应中CO2转化率(%)的影响，结果如下：
气流速度/mL·min-1
10
30
50
温度/℃
320
340
360
320
340
360
320
340
360
CO2转化率(%)
97.2
98.0
98.0
82.2
83.9
90
71.2
76.6
79.0
【解释与结论】
（2）实验一第1组实验目的是________________。
（3）实验一第2组中x应为________________。
（4）依据实验一数据可知：_______________(填字母序号)的催化性能更好。
A．Co4N/Al2O3 B．Co/Al2O3
（5）依据实验二的数据分析，得到的实验结论是________________。
（6）依据实验二的数据，若你是载人航天器的设计师，利用Sabatier反应实现回收CO2再生O2，你选择的最优转化条件为________________。(填字母序号)
A．10mL·min-1 360℃ B．30mL·min-1 320℃
C．10mL·min-1 340℃ D．50mL min-1 360℃
【反思与评价】
（7）你认为还有哪些因素可能影响a反应中CO2的转化率___________。
8、2021年全球新冠疫情形势依然严峻，除了打疫苗、戴口罩、勤洗手外，还需要科学、正确、安全地消毒。84消毒液、H2O2溶液都是常用的消毒剂，某兴趣小组对这两种消毒剂进行了如下探究活动：
【实验】取少量84消毒液置于试管中，滴加H2O2溶液，有大量气泡产生，经检验产生的气体是氧气；
【查阅资料】84消毒液的有效成分是次氯酸钠（化学式为NaClO）；
【提出问题】在上述反应中，NaClO的作用是什么？
【作出猜想】
猜想一：NaClO类似分解H2O2溶液制取氧气时MnO2的作用，作催化剂；
猜想二：NaClO与H2O2溶液发生化学反应，作______。
【实验探究】

（1）按如图所示组装实验装置（固定装置省略），加入药品前的操作是______。
（2）实验l：按如图装置经注射器甲注入10mL水，观察到注射器乙活塞向右移动10mL；（忽略大气压、摩擦等其他因素对测量结果造成的影响，下同）
（3）实验Ⅱ：先向锥形瓶中加入20mL84消毒液，再按如图装置将25mLH2O2溶液平均分5次经注射器甲注入锥形瓶中，待注射器乙活塞不再向右移动后，记录每次气体的总体积，数据见表：

第1次
第2次
第3次
第4次
第5次
H2O2溶液/mL
5
5
5
5
5
注射器乙中气体的总体积/mL
35
70
85
a
b
表中的数据a=______。
【实验结论】根据表中数据判断______（填“猜想一”或“猜想二”）是正确的，依据是______。
【反思评价】通过该实验说明消毒剂混用可能会影响消毒的效果，因此生活中在使用各种消毒剂时______（选填“能”或“不能”）随意混用，应科学使用，注意安全。
9、小峰同学在体育课上腿部擦伤，医务室的大夫在他伤口上涂抹了医用过氧化氢溶液，小峰看到伤口处产生了小气泡，他很好奇：为什么瓶中的过氧化氢溶液涂到伤口上，分解就加快了呢？
实验1：小峰准备用如图所示装置测定过氧化氢分解的快慢，实验前在注射器中吸入过氧化氢溶液，量筒内装满水。过氧化氢分解的化学方程式为_______。若要检验生成的气体是否为氧气，可将导气管从水中取出，取带火星的木条放在导气管口处，观察到_______，说明生成的气体是氧气。

【提出问题】影响过氧化氢分解速率的因素有哪些？
【查阅资料】
（1）人体存在过氧化氢酶，可以加快过氧化氢分解
（2）温度对化学反应的快慢有影响，人体正常体温是37℃。
【作出猜想】
猜想1：过氧化氢分解加快是因为体温比试剂瓶中的温度高；
猜想2：________。
实验2：取两支试管分别注入5mL完全相同的过氧化氢溶液，一支试管在常温下进行，另一支试管浸在37℃的温水中，观察到量筒中2分钟收集到的气体体积均为5mL.从而得出猜想1不成立。
实验3：取两支试管，试管①中加入5mL过氧化氢溶液，试管②中装一小粒过氧化氢酶，注入______，并将两支试管均浸在37℃的温水中，与试管①相连的量筒中2分钟收集到的气体体积为5mL，与试管②相连的量筒中2分钟收集到的气体体积_______（选填“大于”或“小于"）5mL，从而得出猜想2成立。
【交流讨论】
小峰想到实验室用双氧水制取氧气时常用二氧化锰来作为催化剂。实验后把该物质洗净、_______，再称量，发现实验前后它的质量不变。酿造工业和制药工业都需要酶作催化剂，某些酶制剂还是宝贵的药物。人类生命活动的催化剂是_______。
10、化学实验室常用二氧化锰催化过氧化氢分解的方法制取氧气。那么，影响过氧化氢分解速度的因素到底有哪些呢？某化学兴趣小组对此进行如下探究：
【提出问题】影响过氧化氢分解速度的因素到底有哪些呢？
【作出假设】假设1：过氧化氢溶液的浓度；
假设2：温度；
假设3：催化剂的质量；
假设4：_______(请你提出一种假设)
【设计实验】小明设计了如下实验方案进行验证。
实验
序号
过氧化氢溶液的质量分数(%)
过氧化氢溶液的质量(g)
温度(℃)
二氧化锰的用量(g)
氧气的体积(ml)
收满氧气所需
时间(秒)
①
5
12
20
0.2
125
20
②
30
12
20
0.2
125
2
③
30
12
40
/
125
148
（1）通过对比实验①和②可知，过氧化氢溶液制取氧气的快慢与_______有关。
（2）二氧化锰在过氧化氢前后的质量和_______不变。
（3）写出过氧化氢制取氧气的化学方程式：_______。
【讨论交流】
（4）小红认为在这个实验中，必须用排水法收集氧气，理由是_______。
（5）小辉认为小明的方案无法验证温度对过氧化氢分解速率的影响。请你帮他说出无法验证的理由_______。
【拓展延伸】同学们查阅资料可知，氯化铁溶液对过氧化氢也有影响，在老师的指导下设计实验继续探究。向两支试管中分别加入等质量不同浓度的过氧化氢溶液，再加入等质量、等浓度的氯化铁溶液，分别用气压传感器测定两试管中气压的变化曲线，如图所示，请你思考：

（6）为保证实验的准确性，请你设计向两支试管中加入氯化铁的具体方法：_______。
（7）请你从曲线中总结出氯化铁溶液对过氧化氢分解影响的一条规律性结论：_______。
11、过氧化氢溶液俗称双氧水，常温下是一种无色液体，实验室常用双氧水和二氧化锰制取氧气。
查阅资料： 将新制的浓度 5%的双氧水加热到 65℃时就有氧气产生，加热到 80℃时就有较多氧气产生。

（1）请你写出实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气的化学方程式______。
（2）小红按图1装置进行实验，当试管中有大量气泡出现时，伸入带火星的木条，木条并未复燃，为此，他利用图2装置收集气体，再用带火星的木条检验，木条复燃，那么图1实验中带火星木条未复燃的原因是______。
（3）表是某小组同学探究影响过氧化氢分解速率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
V
20
0.1
4
6.04
③
30
5
35
0
2
49.21
④
30
5
55
0
2
x
表格中的V=______；从实验______和______（填序号）对比可知，过氧化氢分解速率与过氧化氢溶液浓度有关。若x______49.21（填“>”、“=”或“