初中化学催化剂的特点与催化作用解答题

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。

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）

根据如图回答问题。

（1）反应原理

①加热高锰酸钾、分解过氧化氢溶液或加热氯酸钾均可产生氧气，其中分解过氧化氢溶液和加热氯酸钾时，加入二氧化锰在反应中起的作用是 　　。三种方法中，写出其中一个反应的化学方程式 　　。

②石灰石和稀盐酸反应产生二氧化碳的化学方程式为 　   。

（2）制取O ₂和CO ₂．连接如图的装置完成实验。

制取气体	A	B	C
	反应物	装置（填"甲"或"乙"）	物质	作用	作用
O 2	①	②	水	③	接水
CO 2	石灰石和稀盐酸	乙	④	干燥CO 2	⑤

实验室采用下列三种方法制取气体

制取O ₂：2KClO ₃ 2KCl+3O ₂↑

制取CO ₂：……

制取Cl ₂：MnO ₂+4HCl（浓） MnCl ₂+Cl ₂↑+2H ₂O

已知：Cl ₂是一种黄绿色、有刺激性气味、密度比空气大、能溶于水的气体。

（1）写出实验室制取CO ₂的化学方程式 　　。

（2）下列有A、B、C三种发生装置和D、E两种收集装置，请回答下列问题：

①写出图中仪器Ⅱ的名称是 　　；

②用D装置收集Cl ₂时，Cl ₂应从 　   管口（填导气管接口处的字母）进入瓶中。

③用A装置制取氧气后，从剩余固体中分离出MnO ₂的实验步骤有溶解、过滤和洗涤。过滤时玻璃棒的作用是 　　。

（3）下列对制取三种气体的分析中不正确的是 　　。

A．制取CO ₂和Cl ₂的发生装置相同

B．O ₂、CO ₂和Cl ₂都能用向上排空气法收集

C．制取Cl ₂的反应中MnO ₂是催化剂

D．用E装置收集O ₂时，O ₂应从d管导入

下列是实验室制取和收集气体的装置图，据此回答下列问题

（1）仪器a的名称是　　。

（2）实验室制取CO₂应选用的发生装置是　　，用D装置收集CO₂，气体应从　　端通入（填“b”或“c”）

（3）写出一个实验室用B装置制取O₂的化学方程式　　。

（4）若用A装置作发生装置制取O₂，常加入适量MnO₂，其作用是　　。

实验室利用下列装置制取并收集O₂（试管中的棉花根据反应的需要选择是否添加）。

（1）若要顺利制得O₂，除选择KClO₃与MnO₂混合物作为药品外，还可以选择的药品是　　（填化学式）

（2）如果选择KClO₃与MnO₂混合物作为制备O₂的药品，则反应后MnO₂的质量将　　（填“增加”、“减小”或“不变”等）

（3）简述检查该装置气密性的方法　　。

请根据下列实验装置图回答有关问题：

（1）装置B中标号仪器①的名称是　　。

（2）实验室制取二氧化碳的化学方程式为　　。选择的发生装置是　　（填字母编号）。

（3）用双氧水和二氧化锰制取氧气的化学方程式为　　，反应后过滤、干燥，所得到的二氧化锰　　（填“能”或不能”）继续作为双氧水分解的催化剂。

（4）装置C、D、E、F在实验室中都可收集气体，其中不能用来收集氧气的是　　（填字母编号）。若用F装置收集二氧化碳，气体应从　　（填“a”或“b”）端通入。

（5）某化学兴趣小组借助氧气传感器探究微粒的运动，数据处理软件可实时绘出氧气体积分数随时间变化的曲线。收集一塑料瓶氧气进行以下三步实验：①敞口放置；②双手贴在塑料瓶外壁上；③将塑料瓶的瓶口朝下，三步实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图2中的MN段、NP段和PQ段。

①能够说明氧分子不断运动的曲线是　　

A．MN段

B．NP段

C．PQ段

②MN段和NP段相比较，说明　　。

③随着实验的进行，传感器测出氧气的体积分数约为　　时几乎不再变化。

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？

在用氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气实验后，为了进一步探究二氧化锰的用量对氯酸钾分解速度的影响，小明用如图装置，以及实验室提供的实验所需药品和器材进行实验，老师对实验的建议：①每组实验氯酸钾用量可取4克，二氧化锰质量不宜超过2克。②实验设计4组。

（1）结合老师建议，补充完整实验步骤①之后的其它步骤，①检查装置的气密性；

…

（2）实验结束后，小明回收了二氧化锰，如果要证明二氧化锰是氯酸钾分解的催化剂，还需验证二氧化锰的 　　保持不变。

H ₂O ₂分解时可以使用的触媒不止MnO ₂一种。为比较相同浓度的FeCl ₃溶液和CuSO ₄溶液对H ₂O ₂分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究（如图）：

（1）写出H ₂O ₂分解（MnO ₂作催化剂）的化学方程式 　　。

（2）用图甲的实验来进行定性探究，通过观察 　　可比较两者的催化效果是不同的。

（3）用图乙的实验来进行定量探究，实验前检查该装置气密性的方法是 　　。要定量的比较出两者的催化效果，可测量生成等体积气体时所需的 　　。

（4）在FeCl ₃溶液中有一种粒子起催化作用，究竟是哪一种呢？

猜想一：铁离子（Fe ³⁺）起催化作用；     猜想二： 　　起催化作用；

猜想三： 　　起催化作用。

请设计实验，验证猜想一：

实验操作	实验现象及结论
分别取同温度同体积同浓度的H 2O 2溶液于2支试管中，再分别加入 　　和 　　，观察现象。

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。