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{#blank#}1{#/blank#}。上述步骤中,对比步骤{#blank#}2{#/blank#}(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{#blank#}3{#/blank#}。
(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{#blank#}4{#/blank#}。
【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{#blank#}5{#/blank#}(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{#blank#}6{#/blank#}(填2种)。
(6)图2中,CD段压强降低的主要原因是:{#blank#}7{#/blank#}。