2020-2021年高中化學 專題4 課題二 催化劑對過氧化氫分解速率的影響教學案 蘇教版選修6

1、課題二催化劑對過氧化氫分解速率的影響【學考報告】知識條目不同的催化劑對同一反應的催化效果變量控制在實驗研究中的應用加試要求cc一、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)間的相互碰撞叫做有效碰撞，能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子?；罨肿泳哂休^高的能量，因此活化分子所占分數的大小決定反應速率的快慢?；罨肿拥钠骄芰颗c所有分子的平均能量的差稱為活化能。(催化劑降低反應活化能的示意圖)催化劑能使反應的活化能降低(如圖Ea、Ea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

2、成活化分子，活化分子所占分數增大，可以成千上萬倍地加快反應速率。例如，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。二、過氧化氫分解的影響因素1影響過氧化氫分解的因素有溶液的酸堿性、光、熱及遇到大多數金屬氧化物。催化劑2分解反應的化學方程式為2H2O2=2H2O2。3催化劑對化學反應速率的影響一般選用MnO2作催化劑，其用量以及顆粒直徑大小均會影響H2O2分解的速率。通過觀察比較H2O2溶液中逸出氣泡的快慢程度，或測定單位時間內H2O2分解放出的O2的體積判斷H2O2分解速率的-1-大小。圖示為：使用催化劑降低反應所需要的能量活化分子所占分數增大單位時間有效碰撞次

3、數增多化學反應速率加快思考：保存H2O2溶液時要注意什么問題？提示雙氧水是穩(wěn)定性較差的試劑，保存雙氧水時要考慮的因素較多。如從催化分解這個角度考慮，因為很多物質會催化分解雙氧水，如雙氧水中不能混入金屬氧化物等。另外，從安全角度考慮，易分解產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。-2-點撥一、理解催化劑概念1催化劑雖然在反應前后的質量和化學性質沒有發(fā)生變化，但它卻參與了化學變化過程。在參與反應的過程中其化學性質和質量均發(fā)生改變，即反應過程中必有催化劑參與的反應，又有使催化劑生成的反應。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

4、速率，縮短達到平衡時的時間，而不能改變平衡狀態(tài)，不能改變化學平衡常數，不能改變平衡轉化率。3對于可逆反應，催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率。4催化劑一般具有選擇性，不同的催化劑針對不同的化學反應。同一反應選用不同的催化劑，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，在這個溫度范圍內該催化劑的催化活性最高。點撥二、實驗注意事項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5mL，催化劑也均稱取0.1g，故錐形瓶最好用容積較小的，如

5、100mL錐形瓶，以免引起誤差過大，也便于催化劑和H2O2充分接觸。4教材方案是記錄單位時間產生的氣體的量。可改為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。典例剖析某資料顯示，能使雙氧水分解的催化劑有很多種，生物催化劑(如豬肝)、離子型催化劑(如FeCl3)和固體催化劑(如MnO2)等都是較好的催化劑。某實驗小組通過測定雙氧水分解產生的O2的壓強，探究分解過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。(一)探究一：實驗步驟：(1)往錐形瓶中加入50mL、1.5%的雙氧水。(2)分別往錐形瓶中加0.3g不同的催化劑粉末，立即塞上橡皮塞。(3)采集和記錄數

6、據。(4)整理數據得出下表：不同催化劑“壓強對時間的斜率”的比較催化劑豬肝馬鈴薯氯化銅氯化鐵氧化銅二氧化錳-3-壓強對時0.191870.002420.007930.03050.015471.8336間的斜率該“探究一”實驗的名稱是_。該實驗所得出的結論是_。(二)探究二：二氧化錳催化的最佳催化條件該實驗小組的同學在進行探究二的實驗時，得到了一系列的圖表和數據。參看下圖和表格分別回答相關問題。3%的雙氧水與不同用量二氧化錳的壓力時間圖表：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狀況下同體積O2所需時間分析圖、表中數據我們可以得出：同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而_。如

7、果從實驗結果和節(jié)省藥品的角度綜合分析，你認為當我們選用3.0%的雙氧水，加入_g的二氧化錳能使實驗效果最佳。該小組的某同學通過分析數據得出了當催化劑用量相同時雙氧水的濃度越小反應速率越快的結論，你認為是否正確？_。你的理由是-4-_。解析(一)由題給信息可知，本實驗是通過測定雙氧水分解產生的O2的壓強，探究分解過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。(二)由表格可知，同濃度的雙氧水分解隨二氧化錳的用量時間縮短，說明速率加快。3%雙氧水分解用0.3g二氧化錳和0.5g二氧化錳時間差不多，從節(jié)省藥品角度選用0.3g二氧化錳。答案(一)探究使雙氧水分解的最佳催化劑不同催化劑對雙氧水分解

8、的催化作用不同，其催化效果最好的是二氧化錳，其次是豬肝(只要答出相應的觀點就給分)(二)(2)加快0.3不正確因為同體積的雙氧水濃度越小所含溶質越少，這是影響分解速率的主要因素。另外從表中數據看出，同體積3.0%的雙氧水中的溶質含量是1.5%的二倍，但反應的時間卻比其反應時間的二倍小得多，因而通過比較可以得出，此實驗條件下雙氧水的濃度越大分解速率越快跟蹤訓練某化學實驗小組欲制取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(1)稱取2gCuSO45H2O在_(填儀器)中研細后倒入燒杯，加10mL蒸餾水溶解。(2)向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液，立即產生藍色沉淀，

9、繼續(xù)滴加，直到不再產生沉淀，然后將所得混合物轉移到_(填儀器)中，加熱至沉淀全部變?yōu)楹谏?，停止加熱?3)將步驟(2)所得混合物過濾、洗滌、晾干后研細備用?；卮鹣铝袉栴}：完成上面的空白。上述實驗步驟中需要使用玻璃棒的是_(填實驗序號)。步驟(3)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，設計用下圖裝置進行實驗，實驗時均以生成25mL氣體為準，其他可能影響實驗的因素均已控制，相關數據見下表：實驗序號(4)KClO3質量1.2g其他物質質量無其他物質待測數據-5-(5)(6)1.2g1.2gCuO0.5gMnO20.5g回答下列問題：上述實驗中的“待測數據”指_。若(5)(6)中待測數據分別為10和7(單位相同)，則_(填寫化學式)催化效果好。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的化學性質沒有改變。解析本題是根據實驗試題要求，對實驗設計方案的考查。.(1)研缽；(2)要蒸發(fā)溶液用蒸發(fā)皿；(3)用到玻璃棒的有：(1)是加速溶解；(2)是引流轉移；(3)過濾、洗滌是引流。.根據題意，實驗要得出結果，必須測定生成25mL氣體所用的時間來確定誰的催化效果好。根據測