催化剂对化学反应速率的影响

催化剂对化学反应速度的影响课题组成员：王燕超左学婷李洋王希光赵海溶李晨徐唯庚楠陈歌馀浩梁董泽霖指导教师：郑文燕论文摘要：本文介绍了研究催化剂对化学反应速度的影响的化学研究，不仅增加了对化学知识的理解，而且增强了实验的本领，理科的思考也增强了，实验研究过程更熟练的我们通过研究不同物质对氯化钾的催化作用，使催化剂的性质和作用更深入关键字：研究性学习参加选题实验一、问题的提出同学们在中学就知道二氧化锰是氯化钾制氧的催化剂，在高中化学实验课上，氧化铜也成为氯化钾制氧的催化剂。 因此，几个同学表示：“为什么这几年只选择二氧化锰作为氯化钾制氧的催化剂呢？ 其他金属氧化物会成为氯化钾制氧的催化剂吗？ ”的问题。 这表明大家对这个问题感兴趣，我想理解它。 研究性学习正是给大家提供了机会，通过研究性学习使大家困惑。二、研究方案的设计研究课题确立后，研究组的学生和老师通过认真讨论，对想研究的问题进行了详细分析。 最后确定了研究目的、研究内容、研究方法、研究过程、实验时间等。1 .研究目的为什么近几年采用二氧化锰作为氯酸钾制氧的催化剂？哪种金属氧化物能成为氯酸钾制氧的催化剂？了解催化剂选择的一般方法了解科学研究的一般方法2 .研究内容为什么采用二氧化锰作为氯化钾制氧的催化剂？氯酸钾制氧的催化剂可以使用的金属氧化物是什么？3 .研究方法讨论、调查、实验和写论文4 .研究过程(主要是以下七个环节)确立研究课题制作假设收集资料作成实验方案，比较实验结果得出结论作成论文三、研究方案的实施1 .研究课题的确立为什么这几年选择二氧化锰作为氯化钾制氧的催化剂？哪种金属氧化物能成为氯化钾制氧的催化剂？2 .建立假说:具有与二氧化锰、氧化铜类似性质的金属氧化物能成为催化剂吗？:假设第四周期的过渡金属元素的氧化物能成为氯酸钾制氧的催化剂？3 .收集资料在互联网和图书馆调查关于催化剂的资料催化剂定义：根据IUPAC在1981年提出的定义，催化剂加快反应速度，不改变反应标准Gibbs自由焓。 这个作用称为催化作用。 有关催化剂的放映是催化反应。催化剂对化学反应速度的影响很大，有的催化剂能把化学反应速度加快几百万倍以上。 催化剂一般具有选择性，只能加速某种反应或某种反应。 例如，加热后甲酸会发生分解反应，一半脱水，一半脱水HCOOH=H2O CO HCOOH=H2 CO2如果以固体Al2O3为催化剂，则以仅发生脱水反应的固体ZnO为催化剂，脱水反应单独进行。 这种现象表明不同性质的催化剂只能分别加速特定种类的化学反应过程。 因此，我们可以利用催化剂的选择性，使化学反应主要向某个方向进行。催化反应中，多添加催化剂以外的物质来增强催化剂的催化作用，这种物质称为助催化剂。 助催化剂在化学工业上极为重要。 例如，在合成氨的铁催化剂中添加少量的铝和钾的氧化物，可以大幅度提高催化剂的催化作用。催化剂在现代化学工业中占有极其重要的地位，现在几乎有半数以上的化工产品，在生产过程中采用催化剂。 例如，在合成氨生产中采用铁催化剂，在硫酸生产中采用钒催化剂、乙烯聚合、丁二烯橡胶等三大合成材料的生产中，采用了不同的催化剂。到化学用品试剂店调查调查资料的总结到化学用品试剂店调查，获得了第四周期过渡元素金属氧化物的价格、化学纯、分析纯、安全性的数据材料，并在此基础上进行了分析。 分析结果如下：价格上氧化钪、一氧化镍、四氧化三钴、三氧化二钴、四氧化三锰、三氧化二镍的价格高，成本上不合算，所以不适合用作催化剂。从安全性方面来看三氧化铬(刺激性)、三氧化铬(致癌性)、过氧化锌(重度烧伤)、五氧化钒(有害)、一氧化钴(有害)等物质在安全性方面不合格，作为氯化钾制氧的催化剂更不理想。二氧化钛、氧化铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌五种金属氧化物价格适宜，化学纯、分析纯达到一定数值，用量适度，副作用少或几乎没有。 因此，研究小组决定了氯化钾制氧催化剂的接班人。4 .制定实验方案进行了三氧化二铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌4种金属氧化物对氯化钾制氧催化效果的比较实验。为了保证实验在相同条件下进行，实验作业人员固定，实验机器固定，一个实验结束后，进行下一个实验不是同步的，而是进行下一个实验。 所有实验都以用排水排气法收集150mL氧所需的时间为基准。5 .进行了比较实验： (研究小组共计进行了3次比较实验)。第一个比较实验是比较氧化铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌等药品是否有催化作用，比较该药品的催化能力好吗？第二个比较实验是二氧化锰的不同量，比较氯化钾和二氧化锰的质量比，二氧化锰的催化效果最好吗？第三个比较实验是两种不同的催化剂混合而成的，混合物的催化效果好吗？ 还是单一物质的催化效果高？6 .分析实验结果并得出结论比较一的实验结果药品催化剂排水法收集一瓶气体所需的时间反应速度KClO3没有超过五分钟最晚KClO3二氧化锰1g39快点！太晚了KClO3三氧化二铁1g四十KClO3一克氧化铜五十二KClO3氧化锌1克一五五结论：一、二氧化锰、三氧化二铁、氧化铜、氧化锌等对氯化钾制氧有催化作用，比较二氧化锰的催化效果最好，应该是目前氯化钾制氧的最合适的催化剂。 三氧化二铁、氧化铜在氯酸钾制氧中也有较好的催化效果，氧化锌的催化效果不明显。比较2的实验结果药品的质量催化(MnO2)质量排水法收集一股气体所需的时间KClO32g0.5g四十四KClO32g1g请参见Jjjjjj1635”KClO32g1.5g三十八KClO32g2g四十七结论：二、催化剂摄入量并不越多越好，比较实验发现，氯化钾和二氧化锰的质量比为10:1时，收集一瓶氧的时间最短。比较3的实验结果药品催化剂排水法收集一瓶气体所需的时间KClO3二氧化锰1g三氧化二铁1g四十一KClO3氧化锌1g二氧化锰1g五十五KClO3二氧化锰1g一克氧化铜四十四结论三、二氧化锰与氧化铜混合后，二氧化锰的催化效果减弱，氧化铜的催化效果增强。 催化剂混合后，催化效果就在单一催化剂之间。 原催化效果差的话会大幅度提高，原催化效果好的话会稍微降低。通过以上调查和实验，学生们解决了疑问，明确了以下问题(1)从综合因素来看，二氧化锰应该是目前氯化钾制氧的最佳催化剂，氧化铜、三氧化二铁等金属氧化物也是氯化钾制氧的催化剂(2)初步表明，催化剂的选择应从反应速度、价格、安全性、用量和纯度等综合因素考虑。 例如，以三氧化铬为氯化钾制的氧催化剂的话，反应速度最快，但在反应中会产生强刺激性气味，因此三氧化铬不适合氯化钾制的氧催化剂。(3)催化剂的适当使用量并不是摄取量越多催化剂效果就越好。收获和体会我们经