初中化学催化剂的特点与催化作用试题

阅读下列材料，回答问题：

材料一：研究人员发现大气层中特别是南极上空的臭氧层日益变薄。进入大气平流层的氯氟烃（一类合成有机化合物，应用于冰箱和空调的制冷剂、灭火器等）是造成臭氧层变薄的主要原因。因为在紫外线的照射下，平流层中的臭氧存在如下平衡：O ₃ $\stackrel{\mathit{紫外线}}{\rightleftharpoons }$ O ₂+O；而氯氟烃进入平流层后会分解产生氯原子（Cl），进而发生下列反应：Cl+O ₃→ClO+O ₂；ClO+O→Cl+O ₂

研究表明：平流层中1个氯原子大约可以破坏1×10 ⁵个臭氧分子。氯氟烃分解产生的氯原子在上述反应中起着 　　作用。

在150g烧杯中加入100g过氧化氢溶液，再向其中加入2g二氧化锰。充分反应后，称得烧杯和剩余物质总质量为250.4g。请完成下列分析及计算：

（1）二氧化锰在反应中起 　　作用。

（2）计算过氧化氢溶液中溶质的质量分数。

化学来源于生活，同学们对生活中的一些现象产生兴趣，在老师指导下开展了系列探究实验活动：

活动一：红砖粉末能做催化剂吗？

实验步骤		实验现象	实验结论和解释
小明	A试管装有5mL的5%过氧化氢溶液 B试管装有5mL的5%过氧化氢溶液，再加入a克的红砖粉末。	A中无明显现象，B中产生大量能使带火星的木条复燃的气体。	（1）产生的气体是 　 　。 （2）红砖粉末能改变过氧化氢的分解速率。
小红	待反应停止时，向B试管中重新加入5%的过氧化氢溶液。	（1）又产生大量能使带火星的木条复燃的气体。	红砖粉末的 　   　在反应前后没有发生变化。

【实验反思】小明和小红通过上述实验，一致认为红砖粉末可以做分解过氧化氢溶液的催化剂，但小强认为小明和小红说法不严谨，理由是 　                      　。

活动二：水壶内部的白色固体是什么？

【查阅资料】水在加热或长久放置时，溶于水中的可溶性钙和镁的化合物会生成沉淀（水垢）。

【假设与猜想】

猜想Ⅰ：CaCO₃

猜想Ⅱ：Mg（OH）₂

猜想Ⅲ：　                    　（填化学式）

【实验与探究】取少量白色固体样品（不考虑杂质和微溶物对实验的影响）于试管中，向其中加入足量稀盐酸，现象：白色固体溶解，有气泡产生，根据以上现象，小华认为：猜想Ⅰ正确。小雪却认为小华的结论不严谨，经过两人反复讨论，进一步设计了如表实验。

实验步骤	实验现象	实验结论
取上述实验中的上层清液于试管中，滴加足量NaOH溶液		猜想Ⅰ成立
	有白色沉淀产生	猜想Ⅲ成立

验证猜想Ⅲ成立时产生白色沉淀的反应化学方程式是 　                      　。

活动三：验证NaOH变质有方法？

【方法归纳】同学们通过实验探究，认为验证氢氧化钠变质可以从验证反应后的生成物入手，例如：加足量稀盐酸等出现气泡，加氯化钙溶液等出现白色沉淀等来判别；也可以通过反应过程中温度、压强等变化来判别。

【学科渗透】按如图所示装置进行实验。实验前U型管两端液面相平，将NaOH溶液滴入试管中，恢复到室温后，U型管中的液面 　            　。

据此，小明同学得出“CO₂与NaOH发生了化学反应”的结论。小红认为小明结论证据不充足，理由是 　                    　。

【再次实验】同学们用压强传感器研究水或等量NaOH溶液分别吸收CO₂的效果，实验装置及测定结果如甲图和乙图所示。图乙中 　   　（填“Ⅰ”“Ⅱ”）表示等量NaOH溶液吸收CO₂的曲线。

实验室用68g过氧化氢溶液和2g二氧化锰制取氧气，实验的相关数据如图。请回答：

（1）二氧化锰作为催化剂在化学反应前后本身的 　　都没有发生变化；

（2）反应生成氧气的质量为 　　g；

（3）参加反应过氧化氢溶液的质量分数是多少？

实验探究一：课本第二单元课后作业中有"寻找新的催化剂"的探究内容，实验中学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红砖粉末能改变过氧化氢分解速率
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ag	红砖粉末的 　     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

【拓展应用】

已知CuSO ₄也可作为过氧化氢分解的催化剂．向101.2g一定溶质质量分数的过氧化氢溶液中加入2g CuSO ₄粉末，充分反应后得到溶质质量分数为2%的溶液，则生成氧气 　    g．

实验探究二：实验室中的试剂一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质．淅河中学化学学习小组发现一瓶未密封的氢氧化钾固体，对其是否变质进行探究．

【提出猜想】1．未变质   2．部分变质   3．完全变质

【查阅资料】KOH与NaOH性质类似，也能与CO ₂反应而变质．写出KOH变质的化学方程式为 　               ．

【设计实验】

（l）取少量样品于试管中配成溶液，滴加足量稀盐酸有气泡产生，则猜想 　    不成立．

（2）准确称取一定质量的固体样品，放在如图所示装置中进行实验，根据CO ₂的体积和密度计算变质产物的质量，从而确定变质情况，你认为这个方案是否可行，并说明理由 　                                                       ．

（3）请你另外设计一个方案，进一步探究变质情况

实验步骤	实验现象	实验结论
		猜想2成立

实验室用68g过氧化氢溶液和2g二氧化锰制取氧气，实验中非气态物质的总质量随时间变化如图所示。回答下列问题：

（1）反应中二氧化锰的作用是　　。

（2）计算过氧化氢溶液中溶质的质量分数。（写出计算过程）

下列图象与对应的操作过程相符的是（　　）

A．向一定量的氯化钙溶液中通入二氧化碳至过量

B．向pH＝9的氨水中不断加水稀释

C．将等质量的镁片和锌片分别加入足量且溶质的质量分数相同的稀硫酸中

D．用两份溶液质量和溶质的质量分数均相等的过氧化氢溶液制取氧气

过氧化氢能极缓慢分解，可看成分解为水和氧原子：H₂O₂→H₂O+O，其水溶液显弱酸性。过氧化氢是实验室中重要化学试剂，在生产生活中有重要用途。回答下列问题：

（1）过氧化氢中氧元素的化合价为　　。

（2）MnO₂能加快过氧化氢分解，氧原子再结合成氧分子而制得氧气，MnO₂在反应中作　　剂，下列装置可用于制取氧气的是　　（选填字母编号，下同），可用于收集氧气的装置有　　。

（3）氧原子容易与许多有机物反应而破坏其结构，所以过氧化氢溶液能杀死新冠病毒，这个过程叫做蛋白质的　　。

（4）向氢氧化钠溶液中滴加酚酞试液，再滴加过氧化氢溶液，观察到溶液先变红后褪色，猜想其褪色原因可能有两种：

①H₂O₂显酸性消耗了NaOH，而使红色褪去；

②H₂O₂分解产生的氧原子与酚酞反应破坏其结构，而使红色褪去。究竟哪种猜想合理？请用本次实验用过的试剂设计实验　　（补充完实验方案）。有兴趣的同学可在后续学习中通过实验得出结论。

根据下列仪器装置，回答问题。

（1）写出仪器名称：①为 　 　，②为 　   　。

（2）实验室用MnO₂和双氧水制取O₂，反应的化学方程式为 　              　；装入药品前必须进行的操作是 　                        　；实验室制取H₂可选用装置 　   　（填字母序号）。

（3）实验室用混有MnO₂的KClO₃固体制取O₂，MnO₂在反应中起 　   　作用。

（4）实验室可用 　    　（填物质名称）干燥CO₂。用装置E进行CO₂的部分性质实验：将干燥的紫色石蕊试纸放在 　 　（选填“a”“d”）处，并与b处现象对比，可说明CO₂能与水反应；c处发生反应的化学方程式为 　                 　。

多种物质都可催化过氧化氢分解，如MnO₂、CuSO₄等。实验小组的同学探究漂白液（主要成分是NaClO和NaCl）、FeCl₃、K₂SO₄能否催化过氧化氢分解。

（1）MnO₂催化过氧化氢分解的化学方程式是 　                　。

（2）如图所示，分别向三支试管中多次加入5%过氧化氢溶液，每次2mL，如有气泡产生，则将①　               　伸入试管，检验是否有氧气生成。结果如下表。

研究对象	第1次	第2次	第3次	第4次
漂白液	大量气泡	较多气泡	少量气泡	无气泡
FeCl3溶液	较多气泡	较多气泡	较多气泡	较多气泡
K2SO4溶液	②	/	/	/
实验结论	ⅰ.实验中产生的气体都是氧气。（查阅得知：NaClO+H2O2═O2↑+NaCl+H2O） ⅱ.K2SO4不能催化过氧化氢分解。 ⅲ.③　    　可能是过氧化氢分解的催化剂。 ⅳ.……

（3）下列物质中，也可能是过氧化氢分解的催化剂的是 　   　（填标号）。

A.CuCl₂

B.Fe₂（SO₄）₃

C.Na₂SO₄

D.KCl

（4）探究不同催化剂催化效果的实验方案：将等体积5%过氧化氢溶液加到不同催化剂中，比较用排水法收集50mL氧气的快慢。请从如图中选择合适的仪器（每种仪器限用一次），组成该探究的完整实验装置，不需要用到的是 　 　。（填标号）。

如图是一款变色眼镜，它的镜片内含有溴化银和氧化铜。在强光照射下，溴化银分解成单质溴和银，镜片颜色变深；当光线变暗时，溴和银在氧化铜催化作用下，又立即化合成溴化银，镜片颜色变浅。有关该眼镜的说法错误的是（　　）

A．塑料是高分子合成材料

B．铜螺丝久置在潮湿的空气中会产生铜锈

C．溴化银分解后，银元素的化合价升高

D．溴和银化合成溴化银前后，氧化铜化学性质不变

下列说法正确的是（　　）

A．由同种元素组成的物质都是单质

B．铁制品表面的铁锈能阻碍里层的铁继续锈蚀

C．浓硫酸有吸水性，在实验室中常用作某些气体的干燥剂

D．催化剂在化学反应前后，其质量和化学性质都不发生变化

下列图象表示的化学反应过程，与实际情况相符合的是（　　）

（说明：①至④对应的每组实验其他条件均相同）

A．	表示等质量等溶质质量分数的过氧化氢溶液分别在有、无MnO 2的条件下反应
B．	表示等质量的碳酸钙粉末分别与足量的溶质质量分数为5%和10%的稀盐酸反应
C．	表示等质量的锌粉和铁粉分别与足量的等溶质质量分数的稀盐酸反应
D．	表示等质量的锌粉和锌粒分别与足量的等溶质质量分数的稀盐酸反应

下列有关催化剂的说法正确的是（　　）

A．在化学反应后其质量减小

B．催化剂只能加快化学反应速率

C．在化学反应后其化学性质不变

D．过氧化氢分解反应中，只能用二氧化锰作催化剂

化学是一门以实验为基础的科学。

（1）仪器a的名称是　　。

（2）实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为　　；选择的装置组合是　　（填序号）。

（3）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气的化学方程式为　　；若要控制反应的发生或停止，应选择的发生装置是　　（填序号），利用D装置收集氢气的理由是　　。

（4）某化学兴趣小组设计如下表所示的对比实验来比较MnO₂、CuO对过氧化氢分解的催化效果，所用实验装置如图2所示。

实验序号	过氧化氢溶液	催化剂
实验1	5mL 4%	粉末状MnO20.2g
实验2	5mL 4%	粉末状CuO 0.2g

①实验1中制取氧气的化学方程式为　　。

②实验需要测量并记录的数据有：氧气体积和　　。

③实验时，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中，测量并记录数据，实验过程中发现U型管内右侧液面上升，原因是　　。

④结论：MnO₂对过氧化氢分解的催化效果比CuO好，得出该结论的依据是　　。