催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响 (2)精选课件.ppt
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1、关于催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响(2)第一页,本课件共有37页课题课题学学习习目目标标1.通通过过比比较较不不同同的的催催化化剂剂对对过过氧氧化化氢氢分分解解速速率率的的影影响响的的差差异异,从从中中认认识识到到催催化化剂剂的的种种类类、用用量等的量等的选择对实验选择对实验效果的影响。效果的影响。2.认认识识实实验验方方法法的的选选择择及及反反应应条条件件的的控控制制在在实实验验研研究究中中的的重重要要作作用用,加加深深对对化化学学反反应应条件控制的重要性的条件控制的重要性的认识认识。3.尝试尝试用比用比较较法来法来寻寻找找实验实验的最佳方案,通的最佳方案,通过实验过实验提高提高处处理理
2、实验实验数据和分析数据和分析实验结实验结果的果的能力。能力。第二页,本课件共有37页一一.催化剂催化剂1.定义定义:在化学反应中能在化学反应中能化学反应速率化学反应速率,本身化学性质和本身化学性质和质量保持不变的物质。质量保持不变的物质。注意注意:(1).催化剂的物理性质可能改变催化剂的物理性质可能改变,催化剂可能参与中间反应催化剂可能参与中间反应.注意:注意:(2).催化剂能改变化学反应速率,但是它不能改变催化剂能改变化学反应速率,但是它不能改变反应进行的方向,也不能使那些不可能发生的化学反应反应进行的方向,也不能使那些不可能发生的化学反应得以发生。得以发生。写出写出:乙醇在铜催化条件下催化
3、氧化的反应过程是乙醇在铜催化条件下催化氧化的反应过程是:2Cu+O2=(加热加热)2CuOCH3CH2OH+CuO=改变改变注意:注意:(3)对于可逆反应,催化剂能同等程度地改变)对于可逆反应,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。缩短达到平衡的时间正、逆反应速率。缩短达到平衡的时间,不能使化学平衡发生不能使化学平衡发生移动移动由此可见,某些催化剂参与化学反应的特点是由此可见,某些催化剂参与化学反应的特点是“先消后生先消后生”。但仅仅是改变始态到终态的途径,不改变反应的结果。但仅仅是改变始态到终态的途径,不改变反应的结果。第三页,本课件共有37页2.如何选择合适的催化剂如何选择合适的催化剂?催
4、化剂催化剂:过渡金属元素及其化合物过渡金属元素及其化合物硫酸工业硫酸工业:V2O5氨的催化氧化氨的催化氧化:Pt合成氨合成氨:Fe(铁触媒铁触媒)氯酸钾分解制氧气氯酸钾分解制氧气:MnO2第四页,本课件共有37页分分子子或或离离子子间间的的碰碰撞撞是是发发生生化化学学反反应应的的先先决决条条件件,但但不不是是每每次次碰碰撞撞都都会会引引发发反反应应。能能够够引引起起反反应应的的分分子子(或或离离子子)间间的的相相互互碰碰撞撞叫叫做做_,能能够够发发生生有有效效碰碰撞撞的的分分子子叫叫做做_。活活化化分分子子具具有有较较高高的的能能量量,因因此此活活化化分分子子所所占占分分数数的的大大小小决决定
5、定了了反反应应速速率率的快慢。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量的差称的快慢。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量的差称为为_。有效碰撞有效碰撞活化分子活化分子活化能活化能3.为什么使用催化剂一般可以加快化学反应速率?为什么使用催化剂一般可以加快化学反应速率?催化剂能使反应的活化能催化剂能使反应的活化能_(如图分别代表有、无催化剂时正反应的活化能如图分别代表有、无催化剂时正反应的活化能),使得具有平均能量的反应物分子只要吸收较少的能量就能变成活化分子,活化使得具有平均能量的反应物分子只要吸收较少的能量就能变成活化分子,活化分子所占分数增大,可以成千上万倍地增大反应速率。如,二氧化硫氧化为
6、三氧分子所占分数增大,可以成千上万倍地增大反应速率。如,二氧化硫氧化为三氧化硫,使用催化剂的速率是不使用催化剂的速率的一亿六千万倍。化硫,使用催化剂的速率是不使用催化剂的速率的一亿六千万倍。降低降低第五页,本课件共有37页列举为了减缓化学反应速率而使用的催化剂列举为了减缓化学反应速率而使用的催化剂?橡胶制品中的防老化剂,食品中的防腐剂橡胶制品中的防老化剂,食品中的防腐剂。该反应是该反应是热反应热反应,有催化剂的曲线中出现有催化剂的曲线中出现两个峰的意义两个峰的意义是是.放放催化剂参与反应催化剂参与反应,可能是两步完成的反应可能是两步完成的反应第六页,本课件共有37页双氧水双氧水金属氧化物金属氧
7、化物第七页,本课件共有37页思考思考1.如何如何判断判断H2O2分解速率的大小分解速率的大小?思考思考2你你认为认为保存保存H2O2时时要注意些什么?要注意些什么?双氧水双氧水稳稳定性定性较较差、易分解,所以差、易分解,所以双氧水中不能混双氧水中不能混入入金属氧化物、各种金属氧化物、各种脏东脏东西。西。应应保存在棕色的保存在棕色的试剂试剂瓶或聚乙瓶或聚乙烯烯塑料瓶中,且放置在阴塑料瓶中,且放置在阴凉凉处处。另外,因工业品中含较多的金属离子杂质,应加入稳另外,因工业品中含较多的金属离子杂质,应加入稳定剂来抑制其催化分解。定剂来抑制其催化分解。可以通过观察比较可以通过观察比较H2O2溶液中放出气泡
8、的快慢程度,溶液中放出气泡的快慢程度,或测定单位时间内或测定单位时间内H2O2分解放出的分解放出的O2的体积或的体积或测定收集等量的气体所需的时间。测定收集等量的气体所需的时间。思考思考3.在在H2O2分解实验过程中是否可以使用任意质量和分解实验过程中是否可以使用任意质量和形状的催化剂?形状的催化剂?催化剂的用量以及颗粒直径大小均会影响催化剂的用量以及颗粒直径大小均会影响H2O2分解的速率。分解的速率。所以实验过程中不能使用任意质量和形状的催化剂。所以实验过程中不能使用任意质量和形状的催化剂。第八页,本课件共有37页通过比较不同的催化剂对过氧化氢分解通过比较不同的催化剂对过氧化氢分解速率的影响
9、的差异,从中认识到催化剂的速率的影响的差异,从中认识到催化剂的种类、用量及其性状种类、用量及其性状的选择对实验效果的影的选择对实验效果的影响,同时通过对实验现象的观察、对比和分响,同时通过对实验现象的观察、对比和分析,加深对化学反应条件控制的重要性的认析,加深对化学反应条件控制的重要性的认识。识。一一.实验目的实验目的:第九页,本课件共有37页 不同催化不同催化剂剂作用下作用下H2O2分解反分解反应现应现象象催化催化剂剂 反反应现应现象象反反应应速率速率/mL.s-1MnO2CuO金属金属催化催化剂剂Fe2O3 金金属催化属催化剂剂土豆土豆定性实验:分别取一定量的定性实验:分别取一定量的MnO
10、2、CuO、Fe2O3、土豆等催化剂、土豆等催化剂置于试管中,分别加入置于试管中,分别加入3ml10H2O2溶液,定性观察反应的现象溶液,定性观察反应的现象剧烈冒气泡,放出大量的热剧烈冒气泡,放出大量的热有白烟有白烟均匀冒气泡,反应较缓和,均匀冒气泡,反应较缓和,溶液呈淡蓝色溶液呈淡蓝色有声响有声响反应较剧烈,放出大量的热,溶液呈棕黄色反应较剧烈,放出大量的热,溶液呈棕黄色均匀冒气泡均匀冒气泡,反应较缓和反应较缓和,溶液颜色不变溶液颜色不变第十页,本课件共有37页2H2H2 2O O2 2=2H=2H2 2O+OO+O2 21.1.首先从反应原理分析首先从反应原理分析:2.2.考虑实验设计依据
11、考虑实验设计依据:(1)(1)确定判断依据确定判断依据-单位时间内氧气产生的体积单位时间内氧气产生的体积(3)(3)排除干扰因素排除干扰因素-控制好与实验相关的各项反应条件控制好与实验相关的各项反应条件(2)(2)设计反应实验装置设计反应实验装置-测定单位时间氧气产生的体积测定单位时间氧气产生的体积3.3.设计实验方案设计实验方案:4.4.实验操作与现象实验操作与现象(数据数据)记录记录:5.5.现象分析与数据处理现象分析与数据处理:二二.实验步骤实验步骤第十一页,本课件共有37页3.3.设计实验方案设计实验方案:(1)(1)装置设计装置设计:X第十二页,本课件共有37页第十三页,本课件共有3
12、7页种类种类:FeClFeCl3 3 MnO MnO2 2 CuO CuO 自选催化剂自选催化剂用量用量:0.1gMnO0.1gMnO2 2 0.1gFeCl 0.1gFeCl3 3 0.1gCuO0.1gCuO性状性状:粉末状粉末状 块状块状(2)(2)催化剂选择催化剂选择第十四页,本课件共有37页实验操作要点及主要实验现象实验操作要点及主要实验现象 课题方案设计课题方案设计:1、同同一一催催化化剂剂不不同同的的状状态态对对化化学学反反应应速速率率的的影影响响,采采用用MnO2作作催催化化剂剂,用用类类比比的的方方法法进进行行实实验验,用用粉粉末末状状和和颗颗粒粒状状两两种种,且且采采取取不
13、不振振荡荡和和振振荡荡二二种种形形式式,催催化化剂剂的的用用量量均均取取0.1g。2、用不同的催化剂对化学反应速率的影响,采用、用不同的催化剂对化学反应速率的影响,采用CuO、活性炭、活性炭、FeCl3、KI等作等作H2O2分解的催化剂,各物质分解的催化剂,各物质的用量均取的用量均取0.1g。3、实验装置可按教材、实验装置可按教材P49图图4-4所示所示组装。实验时,在组装。实验时,在50ml量筒中盛满水,量筒中盛满水,倒置于水槽中,通过分液漏斗把倒置于水槽中,通过分液漏斗把5ml6%H2O2溶液加入锥形瓶中,记录溶液加入锥形瓶中,记录各时间段收集到的氧气的体积。各时间段收集到的氧气的体积。第
14、十五页,本课件共有37页实验一实验一 以以0.1g0.1g不同状态不同状态MnOMnO2 2作催化剂进行对比实验作催化剂进行对比实验:催化剂催化剂(MnO20.1g)第第1组组第第2组组第第3组组前前15s产生氧气的量(产生氧气的量(ml)7118前前30s产生氧气的量(产生氧气的量(ml)92111前前45s产生氧气的量(产生氧气的量(ml)123518前前60s产生氧气的量(产生氧气的量(ml)154926第第1组:取组:取粉末状粉末状MnO2,滴入,滴入H2O2,仅,仅少量少量与与H2O2接触接触第第2组:取组:取粉末状粉末状MnO2,加入,加入H2O2后振荡,后振荡,充分充分接触接触第
15、第3组:取组:取颗粒状颗粒状MnO2,充分充分接触。接触。实验结论:实验结论:1 1、同一催化剂在、同一催化剂在不同颗粒不同颗粒状态下催化效率不同。状态下催化效率不同。2 2、同一催化剂在、同一催化剂在不同接触面积不同接触面积条件下催化效率不同。条件下催化效率不同。第十六页,本课件共有37页实验二 :催化剂(催化剂(0.1g0.1g)活性炭活性炭CuO CuO FeClFeCl3 3KIKIMnOMnO2 2(粉状(粉状)前前15s15s产生氧气的量产生氧气的量(mlml)5 50 011117 711前前30s30s产生氧气的量产生氧气的量(mlml)8 83 31616111125前前45
16、s45s产生氧气的量产生氧气的量(mlml)11115 52020151535前前60s60s产生氧气的量产生氧气的量(mlml)15157 72424202049以以0.1g0.1g不同物质不同物质作催化剂进行对比实验作催化剂进行对比实验:实验二结论:实验二结论:1 1、实验所选择的、实验所选择的MnOMnO2 2、CuOCuO、活性炭、活性炭、FeClFeCl3 3、KIKI均能催化均能催化双氧水分解,在同一条件下,双氧水分解,在同一条件下,MnOMnO2 2的催化效率最好。的催化效率最好。2 2、影响双氧水分解的催化剂不止一种,可通过实验去探究。、影响双氧水分解的催化剂不止一种,可通过实
17、验去探究。3 3、不同催化剂对同一化学反应催化效率不同。、不同催化剂对同一化学反应催化效率不同。第十七页,本课件共有37页补充说明:补充说明:1、该实验均在、该实验均在同一地点同一地点、使用、使用同一装置同一装置完成,实验所用均为完成,实验所用均为6%的的H2O2和质量均为和质量均为0.1g的固体催化剂,实验时室温为的固体催化剂,实验时室温为8(对(对H2O2分解有点偏低)。分解有点偏低)。2、按按照照教教材材所所讲讲:“还还可可用用CuO、Fe2O3等等作作H2O2分分解解的的催催化化剂剂”,但但若若在在6%的的双双氧氧水水中中,CuO、Fe2O3的的催催化化效效果果不不明明显显,如按教材课
18、题实施,不能收集到氧气。如按教材课题实施,不能收集到氧气。3、如改用、如改用15%的双氧水进行实验,能看到的双氧水进行实验,能看到CuO、Fe2O3、有明显的催化作用,但收集量较少,实验还不是很成功。有明显的催化作用,但收集量较少,实验还不是很成功。4、如再改变实验条件,在微热条件下,明显观察到、如再改变实验条件,在微热条件下,明显观察到CuO、Fe2O3对对H2O2有较好的催化作用,故本实验在室温较低条件下不宜选用有较好的催化作用,故本实验在室温较低条件下不宜选用CuO、Fe2O3作催化剂来完成教材实验。作催化剂来完成教材实验。第十八页,本课件共有37页实验注意事项实验注意事项 2、实验装置
19、中,分液漏斗应改用、实验装置中,分液漏斗应改用安全漏斗(恒安全漏斗(恒压漏斗)压漏斗),以防在滴加双氧水,由于反应较快,导,以防在滴加双氧水,由于反应较快,导致瓶内压强迅速增大而致使液体不能顺利滴下。致瓶内压强迅速增大而致使液体不能顺利滴下。3、实验中仪器要求,由于教材中使用、实验中仪器要求,由于教材中使用H2O2仅为仅为5ml,催化剂也均称取,催化剂也均称取0.1g,故锥形瓶最好用容积较小,故锥形瓶最好用容积较小的,如的,如100ml锥形瓶,以免引起误差过大,也便于催锥形瓶,以免引起误差过大,也便于催化剂和化剂和H2O2充分接触。充分接触。1、为了便于比较,实验时应在同一地点、使用同、为了便
20、于比较,实验时应在同一地点、使用同一装置完成。一装置完成。第十九页,本课件共有37页练习练习:1.下列下列说说法正确的是法正确的是(双双选选)()A增增大大反反应应物物浓浓度度,可可增增大大单单位位体体积积内内活活化化分分子子的的百百分分数,从而使有效碰撞次数增大数,从而使有效碰撞次数增大B有有气气体体参参加加的的化化学学反反应应,若若增增大大压压强强(即即缩缩小小反反应应容容器器的的体体积积),可可增增加加活活化化分分子子的的百百分分数数,从从而而使使反反应应速速率率增增大大C升升高高温温度度能能使使化化学学反反应应速速率率增增大大的的主主要要原原因因是是增增加加了反了反应应物分子中活化分子
21、的百分数物分子中活化分子的百分数D催化催化剂剂能增大能增大单单位体位体积积内活化分子的百分数,从内活化分子的百分数,从而成千成万倍地增大反而成千成万倍地增大反应应速率速率CD2.下列有关下列有关H2O2的说法正确的是的说法正确的是()A.在无催化剂时在无催化剂时,不会分解成水和氧气不会分解成水和氧气B.过氧化氢和水一样无色无味过氧化氢和水一样无色无味,对皮肤无害对皮肤无害C.Fe3+和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解反应和过氧化氢酶都能加速过氧化氢的分解反应D.在有催化剂存在时在有催化剂存在时,H2O2分解反应向正反应方向移动分解反应向正反应方向移动C第二十页,本课件共有37页3.某金属氧化物
22、某金属氧化物A也能催化也能催化氯氯酸酸钾钾的分解的分解,且且A和二氧化和二氧化锰锰的最佳的最佳催化温度均在催化温度均在500左右左右.于是于是对对A和二氧化和二氧化锰锰的催化性能的催化性能进进行了行了定量定量对对照照实验实验.实验时实验时均以收集均以收集500mL氧气氧气为为准准.用用MnO2作催化作催化剂剂实验实验序号序号KClO3质质量量/gMnO2质质量量/g反反应应温度温度/待待测测数据数据18.002.00500用用A作催化作催化剂剂实验实验序号序号KClO3质质量量/gMnO2质质量量/g反反应应温度温度/待待测测数据数据28.002.00500(2)完成此研究后,他们准备写一篇研
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