蘇教版選修6 專題四課題2 催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響 課件（69張）.pptVIP

課題2催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響 1 初步探究不同催化劑對同一反應的催化效果 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 3 學會運用控制變量的方法 尋找實驗的最佳方案 4 通過實驗 提高處理實驗數(shù)據(jù)和分析實驗結果的能力 一 催化劑的作用原理1 有效碰撞理論 2 催化劑的作用原理 催化劑能降低反應的活化能 增加單位體積內活化分子的百分數(shù) 使反應速率加快 如圖ea e a分別代表有 無催化劑時的正反應的活化能 催化劑不能改變反應進行的方向 二 酶的催化特性 三 氣體體積的測量方法測量氣體的體積的兩種常用方法 1 間接測量法 注意事項 實驗前 廣口瓶內要充滿水 短管進氣 長管 插入至底 出水 氣體難溶于水且與水不發(fā)生反應 2 直接測量法 注意事項 讀數(shù)時要調整量氣裝置的兩個管中的液面在同一平面上 四 過氧化氫分解的影響因素2h2o22h2o o2 實驗用品 儀器 托盤天平 藥匙 錐形瓶 雙孔橡膠塞 導管 橡膠管 螺旋夾 水槽 量筒 計時器 分液漏斗 試劑 6 h2o2溶液 mno2 fe2o3 蒸餾水 其他可作催化劑的物質 自選 方案設計 1 實驗思路解讀 2 實驗步驟 1 按圖裝配裝置 檢查氣密性 2 在錐形瓶中加入0 1gmno2粉末 在分液漏斗中加5ml6 的h2o2溶液 將h2o2滴入錐形瓶中 反應完畢后 記錄各時間段收集到的氧氣的體積 3 按上述操作 分別換fe2o3 cuo作催化劑 或其他自選催化劑 重復操作 記錄各時間段收集到的氧氣的體積 3 數(shù)據(jù)處理 合作探究 1 實驗過程中是否可以使用任意質量和形狀的催化劑 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量和形狀的催化劑 2 本實驗的收集及測量氣體的裝置有何缺點 應如何改進 提示 本實驗中的量筒不易準確讀數(shù)以及加入的雙氧水的體積有可能影響氧氣體積的測量 故建議用間接收集法收集氧氣 如圖 反應裝置改為 3 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 必須加入穩(wěn)定劑來抑制其催化分解 4 本實驗中應選擇什么規(guī)格的量筒 6 的過氧化氫的密度約為1g ml 1 提示 5ml6 的過氧化氫理論上產(chǎn)生氧氣的體積為 5ml 1g ml 1 6 34 2 22 4l mol 1 0 1l 故應選擇200ml的量筒 拓展課題4 2過氧化氫酶的催化作用 方案設計 1 實驗原理 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 高溫等條件的影響 還受一些藥物 輔助因子 輔基等的影響 新鮮的動物肝臟 血液及土 豆等生物體內含有過氧化氫酶 能催化h2o2的分解反應 2 實驗內容 1 探究過氧化氫酶的催化作用 2 探究酸堿性對過氧化氫酶催化活性的影響 3 探究溫度對過氧化氫酶催化活性的影響 4 探究其他材料對過氧化氫的催化作用 分別用切碎的新鮮土豆塊 動物血代替動物肝臟 重復進行實驗 1 3 觀察實驗現(xiàn)象 問題釋疑 1 必須用新鮮的動物肝臟 土豆塊 動物血的原因 新鮮的動物肝臟 土豆塊 動物血中都會有過氧化氫酶 而如果在空氣中長期放置 過氧化氫酶可能被破壞 降低其催化效果 2 加熱條件下酶的催化活性消失的原因 過氧化氫酶從本質上來說屬于蛋白質 蛋白質在加熱條件下發(fā)生變性 失去原有的生理活性 拓展課題4 3蔗糖的燃燒 方案設計 熔化 炭化 燃燒 灰黑色的 蛇 礱糠灰 催 化劑 問題釋疑 1 燃糖成蛇 的原因 蔗糖和小蘇打的混合物在灰上燃燒時 伴隨著糖的熔化和炭化 同時混入其中的小蘇打受熱放出co2氣體 使熔化的糖漿膨起脹大 2 影響本實驗的幾個重要因素 白砂糖和小蘇打的質量比 蔗糖顆粒的粗細 混合物的干燥程度及堆放形狀 以及所用灰燼的種類等 3 煙灰等多種灰燼中可能起催化作用的物質 學者提出煙灰等多種灰燼中可能起催化作用的物質有 稀土元素 金屬氧化物 鹽類 類型一不同催化劑對反應速率的影響 典例1 科學探究是奇妙的過程 在一次實驗中 小明不小心把硫酸銅溶液滴加到了盛有5 h2o2的溶液的試管中 立即有大量的氣泡產(chǎn)生 硫酸銅溶液中含有3種粒子 h2o cu2 小明想知道硫酸銅溶液中的哪種粒子能使雙氧水分解的速率加快 請你和小明 一起通過如圖所示的3個實驗完成這次探究活動 并填寫空白 1 你認為最不可能的是哪一種粒子 理由是 2 檢驗實驗 產(chǎn)生的氣體的方法是 3 要證明另外兩種粒子能否加快雙氧水分解的速率 還需要進行實驗 和 在實驗 中加入稀硫酸后 無明顯變化 證明 不起催化作用 在實驗 中加入 后 會觀察到大量的氣泡產(chǎn)生 證明起催化作用的是 4 小明如果要確定硫酸銅是催化劑 還需要通過實驗確認它在化學反應前后 思路點撥 解析 1 由于在加入硫酸銅溶液之前 5 的h2o2的溶液中含有水 因此水不會是催化劑 2 實驗 產(chǎn)生的氣體是氧氣 檢驗氧氣一般使用帶火星的木條 3 稀硫酸中含有氫離子和硫酸根離子 加入稀硫酸后反應速率沒有明顯變化 說明硫酸根離子沒有催化作用 排除了h2o和之后 實驗 中只能是加入含有銅離子的物質 4 催化劑必須是可以改變反應速率 而在反應前后化學性質和質量都沒有變化的物質 答案 1 水雙氧水是水溶液 所以水不是催化劑 2 用帶火星的木條伸入試管 中 木條復燃 證明是氧氣 3 或硫酸根離子 cucl2 或氯化銅 或cu no3 2 或硝酸銅 cu2 或銅離子 4 化學性質和質量都沒有改變 變式訓練 2016 嘉興高二檢測 已知coxni 1 x fe2o4 其中co ni均為 2價 可用作h2o2分解的催化劑 具有較高的活性 通常由兩種不同方法制得 如圖為兩種方法制得的催化劑 在10 時催化分解6 的h2o2溶液的相對初始速率隨x變化的曲線圖 下列說法錯誤的是 a 該催化劑中鐵元素的化合價為 3價b co ni fe均為 b族元素c 由圖中信息可知 co2 ni2 兩種離子中催化效果較好的是co2 d 由圖中信息可知 微波水熱法制取的催化劑活性更高 解析 選b a coxni 1 x fe2o4中co ni均為 2價 o為 2價 則fe的化合價為 4 2 2x 2 2x 2 3 故a正確 b co ni fe均為 族元素 元素周期表中只有7個副族 沒有第 b族 故b錯誤 c 由圖可知 x值越大 過氧化氫的分解速率越大 而x增大 co2 的比例增大 故co2 的催化活性更高 故c正確 d 過氧化氫的分解速率越大 催化劑活性越高 根據(jù) 圖象可知 x相同時 微波水熱法初始速率大于常規(guī)水熱法 故微波水熱法制得的催化劑的活性更高 故d正確 類型二關于催化劑實質和效果的實驗探究 典例2 h2o2是一種綠色的氧化還原試劑 在化學研究中應用廣泛 1 某小組擬在同濃度fe3 的催化下 探究h2o2濃度對h2o2分解反應速率的影響 限選試劑與儀器 30 h2o2 0 1mol l 1fe2 so4 3 蒸餾水 錐形瓶 雙孔塞 水槽 膠管 玻璃導管 量筒 秒表 恒溫水浴槽 注射器 設計實驗方案 在不同h2o2濃度下 測定 要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應速率大小 設計實驗裝置 完成如下裝置示意圖 參照下表格式 擬定實驗表格 完整體現(xiàn)實驗方案 列出所選試劑體積 需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)用字母表示 2 利用圖 a 和 b 中的信息 按圖 c 裝置 連通的a b瓶中已充有no2氣體 進行實驗 可觀察到b瓶中氣體顏色比a瓶中的 填 深 或 淺 其原因是 思路點撥 解答本題時應注意以下兩點 1 測定不同濃度的h2o2對反應速率的影響 需要測定相同時間內產(chǎn)生氧氣的體積多少 2 測定相同時間內產(chǎn)生氧氣的體積多少 保證催化劑的濃度應相同 解析 1 由2h2o22h2o o2 可知 通過測定收集相同體積的氧氣所需時間或者相同時間內所收集氧氣的體積 能直接體現(xiàn)反應速率大小 測相同時間內收集氧氣的體積用排水集氣法 測相同時間內收集氧氣的體積或收集相同體積氧氣所需時間用 2 由圖 a 圖 b 可知 2h2o22h2o o2 及2no2n2o4均為放熱反應 h2o2在fe2 so4 3的作用下分解快 相同時間內放熱多 因此b瓶所處溫度高 2no2n2o4平衡逆向移動 no2濃度大 顏色深 故b瓶中氣體顏色比a瓶中的深 答案 1 收集相同體積的氧氣所需時間或者相同時間內所收集氧氣的體積 2 深從圖 a 知h2o2的分解反應為放熱反應 從圖 b 知反應2no2n2o4也為放熱反應 h2o2在催化劑的作用下分解快 相同時間內放熱多 因此b瓶所處溫度高 2no2n2o4平衡逆向移動 no2濃度大 顏色深 補償訓練 某實驗小組在進行雙氧水分解的實驗時發(fā)現(xiàn) 取不同濃度的雙氧水及不同質量的二氧化錳進行的實驗 產(chǎn)生氣體的速率都不相同 那么過氧化氫分解的最佳催化條件是什么呢 他們決定進行探究 1 用下列簡圖 畫出實驗裝置 含試劑 示意圖 2 小組經(jīng)過實驗 取得如下數(shù)據(jù) 說明 表中x是二氧化錳的質量 y是指反應停止時的時間 z是雙氧水的質量分數(shù) 分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題 相同濃度的雙氧水的分解速率隨著二氧化錳用量的增加而 從實驗效果和 綠色化學 的角度考慮 雙氧水的濃度相同時 加入 g的二氧化錳為較佳選擇 理由是 該小組的小茂同學分析上述數(shù)據(jù)后得出 當用相同質量的二氧化錳時 雙氧水的濃度越小 所需要的時間就越小 亦即其反應速率越快 的結論 你認為是否正確 理由是 思路點撥 解答本題時要注意以下兩點 1 定量實驗中數(shù)據(jù)分析是解題關鍵 2 數(shù)據(jù)分析時要固定一個量 然后分析其他量的變化 解析 1 實驗中除了過氧化氫分解裝置外 還需要通過測量一定時間內氧氣的生成量 據(jù)此畫出實驗裝置示意圖 2 由表中數(shù)據(jù)可知 當雙氧水的濃度為1 5 時 變化的量是二氧化錳的質量 從給出的三組數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)相同雙氧水濃度下過氧化氫的分解速率與二氧化錳質量之間的關系 從催化效果和催化劑用量來看 0 3g催化劑效果最佳 從表中數(shù)據(jù)可知 相同體積的3 0 的雙氧水中的溶質含量是1 5 的兩倍 但反應的時間卻比其反應時間的2倍小得多 由反應速率計算公式 v c t 可得出 此實驗條件下雙氧