《高中化學 4.2 催化劑對過氧化氫分解反應速率課件2 蘇教版選修6.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中化學 4.2 催化劑對過氧化氫分解反應速率課件2 蘇教版選修6.ppt（53頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、課題2催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響,學習目標 1.通過比較不同的催化劑對過氧化氫分解速率的影響的差異，從中認識到催化劑的種類、用量等的選擇對實驗效果的影響。 2.認識實驗方法的選擇及反應條件的控制在實驗研究中的重要作用，加深對化學反應條件控制的重要性的認識。 3.嘗試用比較法來尋找實驗的最佳方案，通過實驗提高處理實驗數(shù)據(jù)和分析實驗結(jié)果的能力。,課堂互動講練,課前自主學案,探究整合應用,課題2,課前自主學案,一、實驗原理 1催化劑的作用 在化工生產(chǎn)中，常常加入催化劑以促進化學反應的進行。例如，硫酸工業(yè)中，由二氧化硫制三氧化硫的反應常用五氧化二釩作催化劑；氮氣與氫氣合成氨的反應，使用的是以鐵

2、為主體的多成分催化劑；生物體內(nèi)的化學反應也與催化劑有著密切的關系，生物體內(nèi)的各種_具有催化活性，是生物催化劑。,酶,催化劑雖然在反應前后的_和_沒有發(fā)生變化，但有些催化劑卻參與了化學變化過程，在參與反應的過程中其化學性質(zhì)和質(zhì)量均發(fā)生改變，即反應過程中必定既包括有催化劑參與的反應，又包括使催化劑再生成的反應。例：氮的氧化物NO破壞臭氧層：NOO3=NO2O2，NO2O=NOO2，由此可見，某些催化劑參與化學反應的特點是“先消后生”。但僅僅是改變始態(tài)到終態(tài)的途徑，不改變反應的結(jié)果。,質(zhì)量,化學性質(zhì),因此，某一物質(zhì)在化學反應中是否為催化劑應從兩個方面判斷：一看該物質(zhì)是否改變了化學反應速率。二看反應前

3、后該物質(zhì)的質(zhì)量和化學性質(zhì)是否發(fā)生改變。 催化劑能增大化學反應速率，但是它不能改變反應進行的方向，也不能使那些不可能發(fā)生的化學反應得以發(fā)生。,2催化劑與反應活化能,分子或離子間的碰撞是發(fā)生化學反應的先決條件，但不是每次碰撞都會引發(fā)反應。能夠引起反應的分子(或離子)間的相互碰撞叫做_，能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做_。活化分子具有較高的能量，因此活化分子所占分數(shù)的大小決定了反應速率的快慢。活化分子的平均能量與所有分子的平均能量的差稱為_。,有效碰撞,活化分子,活化能,催化劑能使反應的活化能_ (如圖分別代表有、無催化劑時正反應的活化能)，使得具有平均能量的反應物分子只要吸收較少的能量就能變成活化分子，

4、活化分子所占分數(shù)增大，可以成千上萬倍地增大反應速率。如，二氧化硫氧化為三氧化硫，使用催化劑的速率是不使用催化劑的速率的一億六千萬倍。,降低,雙氧水,金屬氧化物,判斷H2O2分解速率的大小，可以通過觀察比較H2O2溶液中放出氣泡的快慢程度，或測定單位時間內(nèi)H2O2分解放出的O2的體積。 思考感悟 1你認為保存H2O2時要注意些什么？ 【提示】雙氧水穩(wěn)定性較差、易分解，故應保存在棕色瓶或塑料容器中，且放置在陰涼處。另外，因工業(yè)品中含較多的金屬離子雜質(zhì)，應加入穩(wěn)定劑來抑制其催化分解。,二、實驗步驟 1.采用_、_等作H2O2 分解的催化劑。各物質(zhì)的用量 以0.1 g左右為宜。 2. 實驗裝置可按右圖

5、組裝。實驗時，在50 mL量筒中盛滿水，倒置于水槽中，通過分液漏斗把 5 mL 6% H2O2溶液加入錐形瓶中。記錄各時間段收集到的氧氣的體積。 3可以自己選擇并使用某些物質(zhì)(如氧化銅、活性炭、氯化銅、豬肝、土豆等)作為催化劑進行實驗，把實驗結(jié)果記錄下來。,MnO2,Fe2O3,思考感悟 2.在H2O2分解實驗過程中是否可以使用任意質(zhì)量和形狀的催化劑？ 【提示】催化劑的用量以及顆粒直徑大小均會影響H2O2分解的速率。所以實驗過程中不能使用任意質(zhì)量和形狀的催化劑。,解析：選B。使用催化劑能改變化學反應速率，催化劑參與化學反應過程，在反應前后的化學性質(zhì)和質(zhì)量不發(fā)生改變。故A、C、D是正確的，即選B

6、。,2(2011年唐山高二檢測)用鋁粉和碘甲烷制取(CH3)3Al時，于100 攪拌65 h，產(chǎn)率為0，若用超聲波，則室溫下反應2.5小時，產(chǎn)率為96%。有關敘述正確的是() A超聲波加快反應速率的作用小于攪拌 B超聲波使Al溶于CH3I中乳化成為膠體 C超聲波使化學反應物局部急劇升溫 D超聲波使CH3I分解為碘和甲烷的速度加快 解析：選B。超聲波作用于混合物中使鋁粉與碘甲烷的接觸面積增大，從而加快了化學反應速率。,3工業(yè)合成氨反應中，使用催化劑和施以高壓，下列敘述正確的是() A都能提高反應速率，都對化學平衡狀態(tài)無影響 B都對化學平衡狀態(tài)有影響，都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間 C都能縮短達到

7、平衡狀態(tài)所用的時間，只有加壓對化學平衡狀態(tài)有影響 D催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，而壓強無此作用,解析：選C。對于合成氨反應N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，催化劑只能提高反應速率，使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，不能使化學平衡發(fā)生移動，高壓能提高反應速率，使反應達到平衡狀態(tài)所用的時間縮短，也能使化學平衡向生成氨的方向移動。,課堂互動講練,1對于可逆反應，催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率。在一定條件下，正反應的優(yōu)良催化劑必定是逆反應的優(yōu)良催化劑。 2使用催化劑只能改變反應途徑，不能改變反應的始態(tài)和終態(tài)，故催化劑只能加快反應速率，縮短達到平衡的時間，而不能改變平衡狀態(tài)，不能

8、改變化學平衡常數(shù)，不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，反應的熱效應也和催化劑的存在與否無關。,3催化劑只能加速熱力學上認為可以實現(xiàn)的反應，對于通過熱力學計算不能發(fā)生的反應，催化劑不能使其發(fā)生；任何催化劑都不能改變反應發(fā)生的方向。 4使用催化劑可以改變反應速率。“改變”包括加快和減慢，前者稱之為正催化劑，后者稱之為負催化劑。通常情況下，正催化劑用得較多，因此，若無特殊說明，都是指正催化劑。,5催化劑的催化作用具有一定的選擇性。某種催化劑對某一反應可能是活性很強的催化劑，但對其他反應就不一定有催化作用。沒有萬能的催化劑，催化劑只能在一定的條件下，催化某個或幾個反應。,(2011年無錫高二檢測)某化學實驗小組欲制取

9、氧化銅并證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解，進行了如下實驗： .制取氧化銅 稱取2 g CuSO45H2O在_(填儀器)中研細后倒入燒杯，加10 mL蒸餾水溶解。 向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液，立即產(chǎn)生藍色沉淀，繼續(xù)滴加，直到不再產(chǎn)生沉淀，然后將所得混合物轉(zhuǎn)移到_(填儀器)中，加熱至沉淀全部變?yōu)楹谏?，停止加熱?將步驟所得混合物過濾、洗滌、晾干后研細備用。 回答下列問題： (1)完成上面的空白。 (2)上述實驗步驟中需要使用玻璃棒的是_(填實驗序號)。步驟中洗滌沉淀的操作是_ _ _。,.該小組同學從資料中得知氧化銅也能催化分解氯酸鉀。他們?yōu)榱吮容^氧化銅和二氧化錳的催化效果，設計用如圖

10、裝置進行實驗，實驗時均以生成25 mL氣體為準，其他可能影響實驗的因素均已控制，相關數(shù)據(jù)見下表：,回答下列問題： (1)上述實驗中的“待測數(shù)據(jù)”指_。 (2)若中待測數(shù)據(jù)分別為10和7(單位相同)，則_(填寫化學式)催化效果好。 (3)為探究CuO在實驗(5)中是否起催化作用，需補做如下實驗(無需寫出具體操作)： a_， b驗證CuO的化學性質(zhì)沒有改變。,【解析】本題是根據(jù)實驗試題要求，對實驗設計方案的考查。 .(1)研缽；蒸發(fā)溶液用蒸發(fā)皿；(2)玻璃棒的作用是：加速溶解；引流轉(zhuǎn)移；過濾、洗滌時引流。 .根據(jù)題意，實驗要得出結(jié)果，必須測定生成25 mL氣體所用的時間來確定誰的催化效果好。根據(jù)測

11、得的時間可得出MnO2的催化效果好。根據(jù)催化劑的特點，質(zhì)量不變，化學性質(zhì)不變，所以確定a.測定CuO的質(zhì)量是否改變。,【答案】.(1)研缽蒸發(fā)皿(2)沿玻璃棒向過濾器中的沉淀上加蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待溶液濾出后，重復該操作12次 .(1)生成25 mL氣體所用的時間(2)MnO2(3)驗證CuO的質(zhì)量沒有改變,變式訓練1下列說法正確的是(雙選)() A增大反應物濃度，可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分數(shù)，從而使有效碰撞次數(shù)增大 B有氣體參加的化學反應，若增大壓強(即縮小反應容器的體積)，可增加活化分子的百分數(shù)，從而使反應速率增大 C升高溫度能使化學反應速率增大的主要原因是增加了反應物分子中活化分

12、子的百分數(shù) D催化劑能增大單位體積內(nèi)活化分子的百分數(shù)，從而成千成萬倍地增大反應速率,解析：選CD。濃度和壓強的變化改變單位體積內(nèi)分子總數(shù)，活化分子的百分數(shù)不變，單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目發(fā)生變化；溫度、催化劑是改變活化分子的百分數(shù)，單位體積內(nèi)分子總數(shù)不變。故應選CD。,1為了便于比較，實驗時應在同一地點、使用同一裝置完成。 2實驗裝置中，分液漏斗可改用安全漏斗，以防在滴加雙氧水時，由于反應較快，導致瓶內(nèi)壓強迅速增大而致使液體不能順利滴下。 3由于實驗中使用H2O2僅為5 mL，催化劑也均稱取0.1 g，故錐形瓶最好用容積較小的，如100 mL錐形瓶，以免引起誤差過大，也便于催化劑和H2O2充分接

13、觸。,4教材方案是記錄單位時間產(chǎn)生的氣體的量，可改為記錄收集等量氣體所需的時間。例如，不使用量筒，改為記錄集滿一試管氣體所需的時間。,影響化學反應速率的客觀因素有許多，如溫度、濃度、催化劑、表面積等。因此探究客觀條件與化學反應速率關系的實驗設計及改進也就有許許多多。某同學設計如下實驗證明MnO2在H2O2的分解反應過程中起催化作用。,請結(jié)合所學知識回答下列問題： (1)第步操作后，可能會有什么現(xiàn)象？解釋其原因。 _。 (2)為什么要將二氧化錳制成團狀，且盡可能靠近瓶壁？ _。,(3)第步操作有什么意義？能不能省略？ _。 (4)H2O2溶液用量太多或太少能不能達到實驗目的？ _。 【解析】本題

14、主要利用噴泉實驗的原理，使廣口瓶內(nèi)外形成較大的壓強差。,【答案】(1)廣口瓶B中的水被壓出，形成紅色的噴泉。MnO2催化了H2O2的分解反應，產(chǎn)生大量O2，使裝置內(nèi)部氣體壓強增大，B中的水被壓出 (2)避免MnO2與H2O2溶液接觸 (3)起對照實驗的作用，證明在H2O2的分解過程中MnO2的催化作用。不能省略 (4)H2O2用量太多，反應劇烈，產(chǎn)生大量氣體，可能會把塞子沖出；H2O2用量太少，產(chǎn)生O2的量過少，裝置內(nèi)氣體壓強小，不能產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象,變式訓練2某同學在做過氧化氫分解的實驗時，不小心將過氧化氫溶液滴到地面的紅磚上，發(fā)現(xiàn)有大量的氣泡產(chǎn)生。聰明的她立即想到：紅磚粉能不能作過氧化氫分解的

15、催化劑呢？于是她立即查閱資料，設計實驗方案進行探究。 提出問題紅磚粉能不能作過氧化氫分解的催化劑？ 猜想(1)紅磚粉能夠作過氧化氫分解的催化劑。 (2)紅磚粉不能作過氧化氫分解的催化劑。,證明猜想(1)該同學直接將帶火星的木條伸入裝有過氧化氫溶液的試管中，發(fā)現(xiàn)木條不復燃，說明_ _ _。,(2)她將裝有過氧化氫溶液的試管微微加熱，發(fā)現(xiàn)有_產(chǎn)生，再將帶火星的木條伸入試管，發(fā)現(xiàn)木條復燃，說明 _。 (3)她在裝有過氧化氫溶液的試管中加入少量的紅磚粉，再將帶火星的木條伸入試管中，可觀察到_，說明_。,于是該同學得出：紅磚粉是過氧化氫分解的催化劑。你認為通過上述實驗能否得出以上結(jié)論？_(填“能”或“不

16、能”)，若不能，還需進行的實驗是_ _。,解析：在該同學的探究方案中，其證明猜想的三個步驟僅僅是對紅磚粉是否加快過氧化氫溶液分解速率進行了探究，不難發(fā)現(xiàn)紅磚粉的確改變了過氧化氫溶液的分解速率，紅磚粉使過氧化氫溶液在常溫下就能迅速分解，產(chǎn)生氧氣。但是，該同學的整個實驗設計方案中，沒有涉及紅磚粉在化學反應前后其質(zhì)量和化學性質(zhì)是否改變的探究過程。,所以，通過上述實驗不能得出“紅磚粉是過氧化氫分解的催化劑”的結(jié)論，那么還需補充以下兩個探究步驟：探究紅磚粉在過氧化氫溶液分解前后其質(zhì)量是否發(fā)生改變；探究紅磚粉在過氧化氫溶液分解前后其化學性質(zhì)是否發(fā)生改變。,答案：(1)H2O2常溫下不易分解 (2)氣泡H2

17、O2受熱發(fā)生分解 (3)有大量氣泡產(chǎn)生且木條復燃紅磚粉使H2O2溶液在常溫下就能迅速分解，產(chǎn)生氧氣不能測量紅磚粉在過氧化氫溶液分解前后質(zhì)量是否發(fā)生改變，檢測紅磚粉在過氧化氫溶液分解前后化學性質(zhì)是否發(fā)生改變,探究整合應用,過氧化氫酶的催化作用 酶是一種生物催化劑，具有一般催化劑的通性，也有其自身的特性，如具有高效性、專一性。酶的催化活性受酸、堿、溫度等條件的影響，還受一些藥物、毒物、輔助因子、輔基等的影響。,某學生為了研究MnO2催化H2O2的分解設計了如下裝置，回答下列問題。,(1)分液漏斗中盛有液體，打開分液漏斗的活塞時液體H2O2不能流下，可能的原因有_ _。,(2)該同學發(fā)現(xiàn)，小試管中的

18、液體幾乎無明顯的實驗現(xiàn)象，錐形瓶中的溶液產(chǎn)生大量氣泡。但反應一段時間后，錐形瓶內(nèi)溶液產(chǎn)生氣體的速率逐漸變慢，原因可能是什么？如何設計實驗證明？ 假設一：_ _，,實驗操作和結(jié)論：_ _； 假設二：_ _， 實驗操作和結(jié)論：_。,(3)現(xiàn)有切成片狀的新鮮土豆和煮熟的土豆，證明新鮮土豆也能催化H2O2分解(已知新鮮土豆中含有過氧化氫酶)的實驗方法是_。,【解析】本題考查MnO2催化H2O2分解的問題，實驗裝置和設問的角度都很新穎。(1)是學生使用分液漏斗經(jīng)常出現(xiàn)的問題，可能的原因有：漏斗上口的塞子沒有打開或漏斗塞子上的凹槽與頸部的通氣孔未對準。(2)錐形瓶內(nèi)H2O2的分解速率變小，只能是H2O2或

19、MnO2的原因?？赡艿脑颍阂皇荋2O2的濃度變稀致使產(chǎn)生氣泡的速率減小，實驗操作是向錐形瓶中添加H2O2溶液，若反應速率增大，則假設成立。,二是部分MnO2的催化活性降低或喪失，實驗操作是向錐形瓶中再加入MnO2粉末，若反應速率增大，則假設成立。(3)將片狀的新鮮土豆和煮熟的土豆同時放入H2O2溶液中，新鮮土豆片表面產(chǎn)生大量氣泡，而煮熟土豆片表面無明顯現(xiàn)象(過氧化氫酶在高溫下已變性，失去催化活性)，即可證明。,【答案】(1)漏斗上口的塞子沒有打開或漏斗塞子的凹槽與頸部的通氣孔未對準 (2)H2O2的濃度變稀致使產(chǎn)生氣泡變慢向錐形瓶中添加H2O2溶液，若反應速率增大，則假設成立部分MnO2的催化活性降低或喪失向錐形瓶中再加入MnO2粉末，若反應速率增大，則假設成立 (3)將片狀的新鮮土豆和煮熟的土豆同時放入H2O2溶液中，新鮮土豆片表面產(chǎn)生大量氣泡，而煮熟土豆片表面無明顯現(xiàn)象，即可證明,