高中化學(xué) 專題4 化學(xué)反應(yīng)條件的控制 課題二 催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響課件 蘇教選修6

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1、課題二課題二 催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解速率催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響的影響 【學(xué)考報(bào)告學(xué)考報(bào)告】 知識(shí)條目知識(shí)條目 加試要求加試要求 不同的催化劑對(duì)同一反應(yīng)的催化效果不同的催化劑對(duì)同一反應(yīng)的催化效果 變量控制在實(shí)驗(yàn)研究中的應(yīng)用變量控制在實(shí)驗(yàn)研究中的應(yīng)用 c c 一一、催化劑與反應(yīng)活化能催化劑與反應(yīng)活化能 分子或離子間的碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的先決條件分子或離子間的碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的先決條件，但不是每但不是每次碰撞都會(huì)引發(fā)反應(yīng)次碰撞都會(huì)引發(fā)反應(yīng)。能夠引起反應(yīng)的分子能夠引起反應(yīng)的分子(或離子或離子)間的相間的相互碰撞叫做互碰撞叫做_，能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做_?；罨肿泳?/p>

2、有較活化分子具有較_的能量的能量，因此活化分子所因此活化分子所占分?jǐn)?shù)的大小決定反應(yīng)速率的快慢占分?jǐn)?shù)的大小決定反應(yīng)速率的快慢?；罨肿拥钠骄芰颗c活化分子的平均能量與所有分子的平均能量的差稱為所有分子的平均能量的差稱為_。 有效碰撞有效碰撞 活化分子活化分子 高高 活化能活化能 (催化劑降低反應(yīng)活化能的示意圖催化劑降低反應(yīng)活化能的示意圖) 催化劑能使反應(yīng)的活化能催化劑能使反應(yīng)的活化能_(如圖如圖Ea、Ea分別代表有分別代表有、無(wú)無(wú)催化劑時(shí)正反應(yīng)的活化能催化劑時(shí)正反應(yīng)的活化能)，使得具有平均能量的反應(yīng)物分子只使得具有平均能量的反應(yīng)物分子只要吸收較少的能量就能變成活化分子要吸收較少的能量就能變成活化

3、分子，活化分子所占分?jǐn)?shù)增大活化分子所占分?jǐn)?shù)增大，可以成千上萬(wàn)倍地加快反應(yīng)速率可以成千上萬(wàn)倍地加快反應(yīng)速率。例如例如，二氧化硫氧化為三氧二氧化硫氧化為三氧化硫化硫，使用催化劑的速率是不使用催化劑的速率的一億六千萬(wàn)使用催化劑的速率是不使用催化劑的速率的一億六千萬(wàn)倍倍。 降低降低 二二、過(guò)氧化氫分解的影響因素過(guò)氧化氫分解的影響因素 1.影響過(guò)氧化氫分解的因素有溶液的影響過(guò)氧化氫分解的因素有溶液的_、光光、熱及遇到熱及遇到大多數(shù)大多數(shù)_。 2.分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 3.催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 一般選用一般選用MnO2作催化劑作催化劑，其其_以及

4、以及_均均會(huì) 影 響會(huì) 影 響 H2O2分 解 的 速 率分 解 的 速 率 。 通 過(guò) 觀 察 比 較通 過(guò) 觀 察 比 較 H2O2溶 液 中溶 液 中_的快慢程度的快慢程度，或測(cè)定或測(cè)定_內(nèi)內(nèi)H2O2分解放出分解放出的的O2的體積判斷的體積判斷H2O2分解速率的大小分解速率的大小。 酸堿性酸堿性 金屬氧化物金屬氧化物 2H2O2=催化劑催化劑2H2O2 用量用量 顆粒直徑大小顆粒直徑大小 逸出氣泡逸出氣泡 單位時(shí)間單位時(shí)間 圖示圖示為：為： 使用催化劑使用催化劑 _反應(yīng)所需要的能量反應(yīng)所需要的能量 活化分子所占分?jǐn)?shù)活化分子所占分?jǐn)?shù)_ 單位時(shí)間有效碰撞次數(shù)增多單位時(shí)間有效碰撞次數(shù)增多 化學(xué)

5、反應(yīng)速率加快化學(xué)反應(yīng)速率加快 降低降低 增大增大 思考：思考：保存保存H2O2溶液時(shí)要注意什么問(wèn)題溶液時(shí)要注意什么問(wèn)題？ 提示提示 雙氧水是穩(wěn)定性較差的試劑，保存雙氧水時(shí)要考慮的因雙氧水是穩(wěn)定性較差的試劑，保存雙氧水時(shí)要考慮的因素較多。如從催化分解這個(gè)角度考慮，因?yàn)楹芏辔镔|(zhì)會(huì)催化分素較多。如從催化分解這個(gè)角度考慮，因?yàn)楹芏辔镔|(zhì)會(huì)催化分解雙氧水，如雙氧水中不能混入金屬氧化物等。另外，從安全解雙氧水，如雙氧水中不能混入金屬氧化物等。另外，從安全角度考慮，易分解產(chǎn)生氣體的試劑不宜放在密封的玻璃瓶中，角度考慮，易分解產(chǎn)生氣體的試劑不宜放在密封的玻璃瓶中，雙氧水通常盛放在干凈的聚乙烯塑料瓶中。雙氧水通常

6、盛放在干凈的聚乙烯塑料瓶中。 點(diǎn)撥一點(diǎn)撥一、理解催化劑概念理解催化劑概念 1.催化劑雖然在反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化催化劑雖然在反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化，但但它卻參與了化學(xué)變化過(guò)程它卻參與了化學(xué)變化過(guò)程。在參與反應(yīng)的過(guò)程中其化學(xué)性質(zhì)在參與反應(yīng)的過(guò)程中其化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量均發(fā)生改變和質(zhì)量均發(fā)生改變，即反應(yīng)過(guò)程中必有催化劑參與的反應(yīng)即反應(yīng)過(guò)程中必有催化劑參與的反應(yīng)，又有使催化劑生成的反應(yīng)又有使催化劑生成的反應(yīng)。 2.使用催化劑只能改變反應(yīng)途徑使用催化劑只能改變反應(yīng)途徑，不能改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)不能改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，故催化劑只能加快反應(yīng)速率故催化劑只能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡

7、時(shí)的時(shí)間縮短達(dá)到平衡時(shí)的時(shí)間，而不而不能改變平衡狀態(tài)能改變平衡狀態(tài)，不能改變化學(xué)平衡常數(shù)不能改變化學(xué)平衡常數(shù)，不能改變平衡轉(zhuǎn)不能改變平衡轉(zhuǎn)化率化率。 3.對(duì)于可逆反應(yīng)對(duì)于可逆反應(yīng)，催化劑能同等程度地改變正催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率。 4.催化劑一般具有選擇性催化劑一般具有選擇性，不同的催化劑針對(duì)不同的化學(xué)反應(yīng)不同的催化劑針對(duì)不同的化學(xué)反應(yīng)。同一反應(yīng)選用不同的催化劑同一反應(yīng)選用不同的催化劑，其催化效果往往不相同其催化效果往往不相同。 5.某種催化劑有一定的活化溫度范圍某種催化劑有一定的活化溫度范圍，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)該催在這個(gè)溫度范圍內(nèi)該催化劑的催化活性最高化劑的催化活性最高。

8、 點(diǎn)撥二點(diǎn)撥二、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1.為了便于比較為了便于比較，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在同一地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)在同一地點(diǎn)、使用同一裝置完成使用同一裝置完成。 2.實(shí)驗(yàn)裝置中實(shí)驗(yàn)裝置中，分液漏斗可改用安全漏斗分液漏斗可改用安全漏斗，以防在滴加雙氧水以防在滴加雙氧水時(shí)時(shí)，由于反應(yīng)較快由于反應(yīng)較快，導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速增大而致使液體不能導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)迅速增大而致使液體不能順利滴下順利滴下。 3.由于實(shí)驗(yàn)中使用由于實(shí)驗(yàn)中使用H2O2僅為僅為5 mL，催化劑也均稱取催化劑也均稱取0.1 g，故錐故錐形瓶最好用容積較小的形瓶最好用容積較小的，如如100 mL錐形瓶錐形瓶，以免引起誤差過(guò)以免引起誤差過(guò)大大，也便于催化劑和也便

9、于催化劑和H2O2充分接觸充分接觸。 4.教材方案是記錄單位時(shí)間產(chǎn)生的氣體的量教材方案是記錄單位時(shí)間產(chǎn)生的氣體的量?？筛臑槭占攘靠筛臑槭占攘繗怏w所需的時(shí)間氣體所需的時(shí)間。例如例如，不使用量筒不使用量筒，改為記錄集滿一試管改為記錄集滿一試管氣體所需的時(shí)間氣體所需的時(shí)間。 典例剖析典例剖析 某資料顯示某資料顯示，能使雙氧水分解的催化劑有很多種能使雙氧水分解的催化劑有很多種，生物催化劑生物催化劑(如豬肝如豬肝)、離子型催化劑離子型催化劑(如如FeCl3)和固體催化劑和固體催化劑(如如MnO2)等都等都是較好的催化劑是較好的催化劑。某實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)測(cè)定雙氧水分解產(chǎn)生的某實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)測(cè)定雙氧水分解產(chǎn)生

10、的O2的的壓強(qiáng)壓強(qiáng)，探究分解過(guò)氧化氫的最佳催化劑以及探究最佳催化劑合探究分解過(guò)氧化氫的最佳催化劑以及探究最佳催化劑合適的催化條件適的催化條件。 (一一)探究一：探究一： 實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：(1)往錐形瓶中加入往錐形瓶中加入50 mL、1.5%的雙氧水的雙氧水。(2)分別分別往錐形瓶中加往錐形瓶中加0.3 g不同的催化劑粉末不同的催化劑粉末，立即塞上橡皮塞立即塞上橡皮塞。(3)采采集和記錄數(shù)據(jù)集和記錄數(shù)據(jù)。 (4)整理數(shù)據(jù)得出下表：整理數(shù)據(jù)得出下表： 不同催化劑不同催化劑“壓強(qiáng)對(duì)時(shí)間的斜率壓強(qiáng)對(duì)時(shí)間的斜率”的比較的比較 催化催化劑劑 豬肝豬肝 馬鈴薯馬鈴薯 氯化銅氯化銅 氯化鐵氯化鐵 氧化銅氧

11、化銅 二二氧氧 化化錳錳 壓強(qiáng)壓強(qiáng)對(duì)時(shí)對(duì)時(shí) 間的間的斜率斜率 0.19 187 0.00 242 0.00 793 0.0 305 0.01 547 1.8 336 該該“探究一探究一”實(shí)驗(yàn)的名稱是實(shí)驗(yàn)的名稱是_。 該實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論是該實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)論是_。 (二二)探究二：二氧化錳催化的最佳催化條件探究二：二氧化錳催化的最佳催化條件 該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在進(jìn)行探究二的實(shí)驗(yàn)時(shí)該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在進(jìn)行探究二的實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到了一系列的圖得到了一系列的圖表和數(shù)據(jù)表和數(shù)據(jù)。參看下圖和表格分別回答相關(guān)問(wèn)題參看下圖和表格分別回答相關(guān)問(wèn)題。 3%的雙氧水與不同用量二氧化錳的壓力的雙氧水與不同用量二氧化錳的壓力時(shí)間

12、圖時(shí)間圖 表：不同濃度的雙氧水在不同用量的二氧化錳作用下收集相同表：不同濃度的雙氧水在不同用量的二氧化錳作用下收集相同狀況下同體積狀況下同體積O2所需時(shí)間所需時(shí)間 分析圖分析圖、表中數(shù)據(jù)我們可以得出：表中數(shù)據(jù)我們可以得出： 同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而_。 如果從實(shí)驗(yàn)結(jié)果和節(jié)省藥品的角度綜合分析如果從實(shí)驗(yàn)結(jié)果和節(jié)省藥品的角度綜合分析，你認(rèn)為當(dāng)我們你認(rèn)為當(dāng)我們選用選用3.0%的雙氧水的雙氧水，加入加入_g的二氧化錳能使實(shí)驗(yàn)效果的二氧化錳能使實(shí)驗(yàn)效果最佳最佳。 該小組的某同學(xué)通過(guò)分析數(shù)據(jù)得出了當(dāng)催化劑用量相同時(shí)雙該小組的某同學(xué)通過(guò)

13、分析數(shù)據(jù)得出了當(dāng)催化劑用量相同時(shí)雙氧水的濃度越小反應(yīng)速率越快的結(jié)論氧水的濃度越小反應(yīng)速率越快的結(jié)論，你認(rèn)為是否正確你認(rèn)為是否正確？_。你的理由是你的理由是_ _。 解析解析 (一一)由題給信息可知由題給信息可知，本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定雙氧水分解產(chǎn)本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)定雙氧水分解產(chǎn)生的生的O2的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)，探究分解過(guò)氧化氫的最佳催化劑以及探究最佳探究分解過(guò)氧化氫的最佳催化劑以及探究最佳催化劑合適的催化條件催化劑合適的催化條件。(二二)由表格可知由表格可知，同濃度的雙氧水分同濃度的雙氧水分解隨二氧化錳的用量時(shí)間縮短解隨二氧化錳的用量時(shí)間縮短，說(shuō)明速率加快說(shuō)明速率加快。3%雙氧水分解雙氧水分解用用0.3 g二氧

14、化錳和二氧化錳和0.5 g二氧化錳時(shí)間差不多二氧化錳時(shí)間差不多，從節(jié)省藥品角度從節(jié)省藥品角度選用選用0.3 g二氧化錳二氧化錳。 答案答案 (一一)探究使雙氧水分解的最佳催化劑探究使雙氧水分解的最佳催化劑 不同催化劑不同催化劑對(duì)雙氧水分解的催化作用不同對(duì)雙氧水分解的催化作用不同，其催化效果最好的是二氧化錳其催化效果最好的是二氧化錳，其次是豬肝其次是豬肝(只要答出相應(yīng)的觀點(diǎn)就給分只要答出相應(yīng)的觀點(diǎn)就給分) (二二)(2)加快加快 0.3 不正確不正確 因?yàn)橥w積的雙氧水濃度越因?yàn)橥w積的雙氧水濃度越小所含溶質(zhì)越少小所含溶質(zhì)越少，這是影響分解速率的主要因素這是影響分解速率的主要因素。另外從表中另外

15、從表中數(shù)據(jù)看出數(shù)據(jù)看出，同體積同體積3.0%的雙氧水中的溶質(zhì)含量是的雙氧水中的溶質(zhì)含量是1.5%的二倍的二倍，但反應(yīng)的時(shí)間卻比其反應(yīng)時(shí)間的二倍小得多但反應(yīng)的時(shí)間卻比其反應(yīng)時(shí)間的二倍小得多，因而通過(guò)比較可因而通過(guò)比較可以得出以得出，此實(shí)驗(yàn)條件下雙氧水的濃度越大分解速率越快此實(shí)驗(yàn)條件下雙氧水的濃度越大分解速率越快 跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練 某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組欲制取氧化銅并證明氧化銅能加快氯酸鉀的分某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組欲制取氧化銅并證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解解，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： .制取氧化銅制取氧化銅 (1)稱取稱取2 g CuSO4 5H2O在在_(填儀器填儀器)中研細(xì)后倒入燒杯中研細(xì)后倒入燒杯，

16、加加10 mL蒸餾水溶解蒸餾水溶解。 (2)向上述向上述CuSO4溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入NaOH溶液溶液，立即產(chǎn)生藍(lán)色沉立即產(chǎn)生藍(lán)色沉淀淀，繼續(xù)滴加繼續(xù)滴加，直到不再產(chǎn)生沉淀直到不再產(chǎn)生沉淀，然后將所得混合物轉(zhuǎn)移到然后將所得混合物轉(zhuǎn)移到_(填儀器填儀器)中中，加熱至沉淀全部變?yōu)楹谏訜嶂脸恋砣孔優(yōu)楹谏?，停止加熱停止加熱?(3)將步驟將步驟(2)所得混合物過(guò)濾所得混合物過(guò)濾、洗滌洗滌、晾干后研細(xì)備用晾干后研細(xì)備用。 回答下列問(wèn)題：回答下列問(wèn)題： 完成上面的空白完成上面的空白。 上述實(shí)驗(yàn)步驟中需要使用玻璃棒的是上述實(shí)驗(yàn)步驟中需要使用玻璃棒的是_(填實(shí)驗(yàn)序號(hào)填實(shí)驗(yàn)序號(hào))。步驟步驟(3)中洗

17、滌沉淀的操作是中洗滌沉淀的操作是_。 .該小組同學(xué)從資料中得知氧化銅也能催化分解氯酸鉀。他們?cè)撔〗M同學(xué)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(shè)計(jì)用下圖裝置進(jìn)行為了比較氧化銅和二氧化錳的催化效果，設(shè)計(jì)用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成25 mL氣體為準(zhǔn)，其他可能影響實(shí)驗(yàn)的氣體為準(zhǔn)，其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已控制，相關(guān)數(shù)據(jù)見下表：因素均已控制，相關(guān)數(shù)據(jù)見下表： 實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)序號(hào) KClO3質(zhì)量質(zhì)量 其他物質(zhì)質(zhì)量其他物質(zhì)質(zhì)量 待測(cè)數(shù)據(jù)待測(cè)數(shù)據(jù) (4) 1.2 g 無(wú)其他物質(zhì)無(wú)其他物質(zhì) (5) 1.2 g CuO 0.5 g (6) 1.2

18、g MnO2 0.5 g 回答下列問(wèn)題：回答下列問(wèn)題： 上述實(shí)驗(yàn)中的上述實(shí)驗(yàn)中的“待測(cè)數(shù)據(jù)待測(cè)數(shù)據(jù)”指指_。 若若(5)(6)中待測(cè)數(shù)據(jù)分別為中待測(cè)數(shù)據(jù)分別為10和和7(單位相同單位相同)，則則_ _(填寫化學(xué)式填寫化學(xué)式)催催化效果好化效果好。 為探究為探究CuO在實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)(5)中是否起催化作用中是否起催化作用，需補(bǔ)做如下實(shí)驗(yàn)需補(bǔ)做如下實(shí)驗(yàn)(無(wú)需寫出具體操作無(wú)需寫出具體操作)：a._，b.驗(yàn)證驗(yàn)證CuO的化學(xué)性質(zhì)沒(méi)的化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有改變有改變。 解析解析 本題是根據(jù)實(shí)驗(yàn)試題要求本題是根據(jù)實(shí)驗(yàn)試題要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的考查對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的考查。.(1)研缽；研缽；(2)要蒸發(fā)溶液用蒸發(fā)皿；要蒸發(fā)

19、溶液用蒸發(fā)皿；(3)用到玻璃棒的有：用到玻璃棒的有： (1)是加速溶解；是加速溶解；(2)是引流轉(zhuǎn)移；是引流轉(zhuǎn)移；(3)過(guò)濾過(guò)濾、洗滌是引流洗滌是引流。 .根據(jù)題意根據(jù)題意，實(shí)驗(yàn)要得出結(jié)果實(shí)驗(yàn)要得出結(jié)果，必須測(cè)定生成必須測(cè)定生成25 mL氣體所氣體所用的時(shí)間來(lái)確定誰(shuí)的催化效果好用的時(shí)間來(lái)確定誰(shuí)的催化效果好。根據(jù)測(cè)得的時(shí)間可得出根據(jù)測(cè)得的時(shí)間可得出MnO2的催化效果好的催化效果好。根據(jù)催化劑的特點(diǎn)根據(jù)催化劑的特點(diǎn)，質(zhì)量不變質(zhì)量不變，速率加速率加快快，所以確定所以確定a.測(cè)定測(cè)定CuO的質(zhì)量是否改變的質(zhì)量是否改變。 答案答案 .(1)研缽研缽 (2)蒸發(fā)皿蒸發(fā)皿 (3)(1)(2)(3) 沿玻璃棒向過(guò)沿玻璃棒向過(guò)濾器中的沉淀上加蒸餾水至剛好浸沒(méi)沉淀濾器中的沉淀上加蒸餾水至剛好浸沒(méi)沉淀，待溶液濾出后待溶液濾出后，重復(fù)該操作重復(fù)該操作12次次 .生成生成25 mL氣體所用的時(shí)間氣體所用的時(shí)間 MnO2 驗(yàn)證驗(yàn)證CuO的的質(zhì)量沒(méi)有改變質(zhì)量沒(méi)有改變