二氧化锰和过氧化氢酶均能催化过氧化氢分解制取氧气。为了比较两者的催化能力,小明按图甲所示装置进行了如下实验。
①取 1.5 毫克过氧化氢酶和 8 毫升蒸馏水加入容器中,搅拌后塞紧橡皮塞。
②用注射器 A 从容器中抽出 2 毫升气体,用注射器 B 将 2 毫升 H 2 O 2 溶液注入容器中,采集数据,直至反应结束。
③用 1.5 毫克、 3.1 毫克、 5.6 毫克过氧化氢酶及 1.5 毫克、 5.6 毫克、 10.7 毫克二氧化锰重复上述实验,获取数据如图乙。
( 1 )写出用过氧化氢酶加快分解过氧化氢的符号表达式 _________ ,小明认为要想得出过氧化氢酶能做该反应的催化剂,还需要证明 _________ 。
( 2 )小明分析相关数据,得出 “过氧化氢酶的催化能力比二氧化锰强”这一结论,其依据是在过氧化氢酶和二氧化锰的质量相同时, _________ 。
( 3 )查阅资料得知:过氧化氢分解为放热反应,温度过高会降低过氧化氢酶的活性。据此小明推测:如果过氧化氢酶质量过大,实验会出现的现象是 ________ 。
化学反应前后,过氧化氢酶的质量和化学性质不变 相同时间内,加入过氧化氢酶的容器内压强更大 随着温度的升高,反应速率逐渐减慢
【详解】
( 1 )过氧化氢能在过氧化氢酶的作用下分解生成水和氧气,该反应的符号表达式为 。根据催化剂的定义,催化剂能改变化学反应速率,其质量和化学性质在化学反应前后不变,故要想得出过氧化氢酶能做该反应催化剂的结论,还需要证明化学反应前后,过氧化氢酶的质量和化学性质不变。
( 2 )由图乙可知,在过氧化氢酶和二氧化锰的质量相同时,相同时间内,加入过氧化氢酶的容器内压强更大,也就是生成了更多的氧气,说明过氧化氢酶对过氧化氢的催化能力比二氧化锰强。
( 3 )因为过氧化氢分解为放热反应,所以温度过高会降低过氧化氢酶的活性。故如果过氧化氢酶质量过大,反应刚开始时反应速率很快,产生的热量较多,温度升高,随着温度的升高,过氧化氢酶的活性降低,反应速率减慢,故会出现的现象是:随着温度的升高,反应速率逐渐减慢。
过氧化氢制氧气 | 高锰酸钾制氧气 | |
药品和反应原理 | 2H2O22H2O+O2↑ | 2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑ |
发生装置 | 固液常温型 |
固体加热型 |
收集装置 | 氧气可用排水法收集,也可用向上排空气法收集 | |
整体装置图 | ||
操作步骤 | ①检查装置气密性 ②再锥形瓶中装入二氧化锰 ③塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞(长颈漏斗的下端一定在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中跑出来) ④向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液 ⑤收集氧气 |
①检查装置气密性 ②将药品平铺在试管底部,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口(用高锰酸钾制取氧气,还要在管口放一小团棉花) ③将试管固定在铁架台上 ④点燃酒精灯,预热后加热试管 ⑤当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集气体 ⑥收集完毕,先将导管移出水面 ⑦熄灭酒精灯。加热高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰的混合物)制氧气,用排水法收集,其操作步骤可概括为:“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”7个字。可用谐音记忆为“茶庄定点收利息”。 |
注意事项 | ①伸入试管或锥形瓶中的导管应刚刚露出橡皮塞即可,否则不利于气体的导出。 ②用排水法收集氧气时,导管应刚伸人集气瓶口即可,过长不利于水的排出,气体不易收集满。 ③用向上排空气法收集氧气时,导管要伸入集气瓶的底部,否则不利于空气的排出,收集的气体不纯。 ④用长颈漏斗时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中逸出。 |
①药品要平铺在试管底部,均匀受热。 ②试管口要略向下倾斜,防止药品中湿存的水分受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水倒流回试管底部,使试管炸裂。 ③铁架台的铁夹要夹在试管的中上部(或距离试管口1/3处)。 ④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,这样便于气体导出。 ⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。 ⑥加热时要先使试管均匀受热,然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热。 ⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大盆气泡冒出时,证明已集满。 ⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再撤掉酒精灯。如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会被倒吸入热的试管内,使试管炸裂。 ⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进人导管。 ⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为在相同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散。 |
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