Question

【題目】某研究小組對(duì) H2O2 分解的各種催化劑的催化效果進(jìn)行定量對(duì)比探究。小組人員選用海藻酸鈉（海藻酸鈉是一種天然高分子物質(zhì)，在本實(shí)驗(yàn)中性質(zhì)穩(wěn)定，不與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)）作為催化劑支架，制備負(fù)載等量催化劑的海藻酸鈉微球，利用數(shù)字化手持技術(shù)展開探究。

（實(shí)驗(yàn)過程）

取負(fù)載各種等量催化劑的海藻酸鈉微球各 30 粒分別放入 a、b、c、d 四個(gè)錐形瓶中，每個(gè)錐形瓶上連接壓力傳感器和注射器（如圖 1 所示）。

a是負(fù)載10%豬肝研磨液的曲線，b是負(fù)載 MnO2 的曲線， c 是負(fù)載 CuO 的曲線， d 是負(fù)載 Fe2O3 的曲線，用注射器分別向每個(gè)錐形瓶中注入 20mL 濃度為 5%H2O2 溶液，溶液全部注入后立即采集 200s 內(nèi)壓強(qiáng)數(shù)據(jù)，最后用軟件繪制實(shí)驗(yàn)圖形如圖 2 所示（豬肝研磨液富含過氧化氫酶，酶的主要成分為蛋白質(zhì)）。

（實(shí)驗(yàn)分析）

（1）寫出 b 瓶中化學(xué)方程式______。上述四種催化劑中催化效果最差的物質(zhì)是__________。

（2）a、b 瓶在 60 秒左右時(shí)壓強(qiáng)突然恢復(fù)到常壓，最可能原因是_______。

（3）前 50 秒內(nèi)，b、c、d 瓶中反應(yīng)速率越來越快，可能的原因是___________，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) a 瓶中催化劑的性能隨反應(yīng)進(jìn)行越來越弱，可能原因是：__________。

Answer 1

【答案】2H2O22H2O+O2↑； Fe2O3 瓶內(nèi)氣壓過大瓶塞被彈出 過氧化氫分解是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液溫度升高，使反應(yīng)速率加快； 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高導(dǎo)致過氧化氫酶的活性逐漸降低。

【解析】

（1）b 瓶中的反應(yīng)是二氧化錳作催化劑的條件下，過氧化氫分解生成水和氧氣，所以化學(xué)方程式寫為2H2O22H2O+O2↑；

由圖像可知，瓶內(nèi)壓強(qiáng)變化最不明顯的是d圖像，說明d圖像代表的催化劑的催化效果最差，d代表的是Fe2O3，故填Fe2O3。

（2）a、b 瓶在 60 秒左右時(shí)壓強(qiáng)突然恢復(fù)到常壓，說明瓶內(nèi)氣體瞬間從瓶內(nèi)排除，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是瓶內(nèi)氣壓過大瓶塞被彈出，故填瓶內(nèi)氣壓過大瓶塞被彈出。

（3）前 50 秒內(nèi)，b、c、d 瓶中反應(yīng)速率越來越快，可能的原因是因?yàn)檫^氧化氫分解是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液溫度升高，使反應(yīng)速率加快，故填過氧化氫分解是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液溫度升高，使反應(yīng)速率加快。

（4）a 瓶中催化劑的性能隨反應(yīng)進(jìn)行越來越弱，可能原因是豬肝研磨液富含過氧化氫酶，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高導(dǎo)致過氧化氫酶的活性逐漸降低，催化作用也越來越差，故填隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度升高導(dǎo)致過氧化氫酶的活性逐漸降低。