Question

【题目】某校化学兴趣小组在学习了催化剂的知识后，想探究氧化铜能否在过氧化氢分解反应中起到催化作用。请你一起参与他们的探究过程，并填写下列空白。

（问题）CuO能不能作过氧化氢分解反应的催化剂呢？

（猜想）_____。

（实验验证）

实验	实验步骤	实验现象	实验结论
实验一	在试管中加入10 mL 5%的H2O2溶液，然后将带火星的木条伸入试管中	_____	常温下H2O2分解速率非常缓慢，放出很少量氧气
实验二	在装有10 mL 5%的H2O2溶液的试管中加入少量的CuO，然后将带火星的木条伸入试管中	有较多气泡产生，木条复燃	_____

（讨论与反思）经过讨论，有的同学认为只有上述两个实验，不能证明CuO能作过氧化氢分解反应的催化剂，还要补充一个探究实验。

实验三：（实验目的）探究_____。

（实验步骤）①准确称量CuO（少量）的质量；

②重复实验二的步骤；待反应结束，将试管里的物质过滤，洗涤，干燥，称量；

③对比反应前后CuO的质量。

（讨论）如果_____，则说明CuO能作过氧化氢分解反应的催化剂。但小华认为，要证明猜想，上述三个实验还不足以说明，还需要再增加一个实验。

实验四：（实验目的）_____。

（实验结论）CuO能作过氧化氢分解反应的催化剂，请写出CuO催化过氧化氢分解的文字表达式：_____。

（拓展探究）同种催化剂，还有哪些因素会影响过氧化氢分解反应的催化效果？

假设：_____。

方案：_____。

Answer 1

【答案】CuO能作过氧化氢分解反应的催化剂 有少量气泡产生，木条没有复燃 H2O2在CuO催化作用下分解速率变快，放出很多氧气 CuO在化学反应前后的质量是否改变 CuO在化学反应前后的质量不改变 探究CuO在化学反应前后的化学性质是否改变 过氧化氢水＋氧气 过氧化氢溶液的浓度会影响过氧化氢分解反应的催化效果(合理即可) 将等质量，颗粒大小相同的二氧化锰加入等质量的浓度不同的过氧化氢溶液中，观察产生气泡的速率即可

【解析】

[猜想]CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂；故填：CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂；
[实验验证]实验一：根据实验结论“常温下H2O2溶液分解速率非常缓慢，放出很少量氧气”可知，在试管中加入少量的H2O2溶液，然后将带火星的木条伸入试管中，只有少量的气泡产生，木条没有复燃；故填：有少量气泡产生，木条没有复燃；
实验二：在装有H2O2溶液的试管中加入少量的CuO，然后将带火星的木条伸入试管中，有较多气泡产生，木条复燃，这说明H2O2溶液在CuO催化作用下分解速率变快，放出很多氧气；故填：H2O2溶液在CuO催化作用下分解速率变快，放出很多氧气；
实验三：由实验三的实验步骤可知，该实验是探究CuO在反应前后的质量是否改变；若CuO在反应前后的质量不改变，则说明CuO能作过氧化氢溶液分解反应的催化剂；故填 CuO在反应前后的质量是否改变；CuO在反应前后的质量不改变；
实验四：根据催化剂的概念可知，还需要探究氧化铜的化学性质在反应前后是否发生了改变，过氧化氢在氧化铜的催化作用下分解为水和氧气；
故填：探究CuO在反应前后的化学性质是否改变；过氧化氢水＋氧气；
[拓展探究]可能过氧化氢溶液的浓度、催化剂的质量以及催化剂颗粒的大小对过氧化氢分解反应的速率都会产生影响。如设计实验探究催化剂颗粒大小对反应速率的影响，要想证明颗粒大小会影响催化效果，可将等量、等浓度的过氧化氢溶液与等质量的不同颗粒大小的同种催化剂充分混合，观察产生气泡的速率即可；设计实验探究过氧化氢溶液的浓度对反应速率的影响时，可将等质量，颗粒大小相同的二氧化锰加入等质量的浓度不同的过氧化氢溶液中，观察产生气泡的速率即可；
故填：过氧化氢溶液的浓度（或催化剂的颗粒大小等）；将等质量，颗粒大小相同的二氧化锰加入等质量的浓度不同的过氧化氢溶液中，观察产生气泡的速率即可（或将等量、等浓度的过氧化氢溶液与等质量的不同颗粒大小的同种催化剂充分混合，观察产生气泡的速率即可）。