高中化学4.2催化剂对过氧化氢分解反应速率教案省公开课一等奖新名师获奖课件

课题2催化剂对过氧化氢分解反应速率影响1/53学习目标1.经过比较不一样催化剂对过氧化氢分解速率影响差异，从中认识到催化剂种类、用量等选择对试验效果影响。2.认识试验方法选择及反应条件控制在试验研究中主要作用，加深对化学反应条件控制主要性认识。3.尝试用比较法来寻找试验最正确方案，经过试验提升处理试验数据和分析试验结果能力。2/53

课堂互动讲练课前自主学案探究整合应用课题23/53课前自主学案自主学习一、试验原理1．催化剂作用在化工生产中，经常加入催化剂以促进化学反应进行。比如，硫酸工业中，由二氧化硫制三氧化硫反应惯用五氧化二钒作催化剂；氮气与氢气合成氨反应，使用是以铁为主体多成份催化剂；生物体内化学反应也与催化剂有着亲密关系，生物体内各种___含有催化活性，是生物催化剂。酶4/53催化剂即使在反应前后_____和__________没有发生改变，但有些催化剂却参加了化学改变过程，在参加反应过程中其化学性质和质量均发生改变，即反应过程中必定既包含有催化剂参加反应，又包含使催化剂再生成反应。例：氮氧化物NO破坏臭氧层：NO＋O3===NO2＋O2，NO2＋O===NO＋O2，由此可见，一些催化剂参加化学反应特点是“先消后生”。但仅仅是改变始态到终态路径，不改变反应结果。质量化学性质5/53所以，某一物质在化学反应中是否为催化剂应从两个方面判断：一看该物质是否改变了化学反应速率。二看反应前后该物质质量和化学性质是否发生改变。催化剂能增大化学反应速率，不过它不能改变反应进行方向，也不能使那些不可能发生化学反应得以发生。6/532．催化剂与反应活化能7/53分子或离子间碰撞是发生化学反应先决条件，但不是每次碰撞都会引发反应。能够引发反应分子(或离子)间相互碰撞叫做_________，能够发生有效碰撞分子叫做_________。活化分子含有较高能量，所以活化分子所占分数大小决定了反应速率快慢。活化分子平均能量与全部分子平均能量差称为________。有效碰撞活化分子活化能8/53催化剂能使反应活化能_____

(如图分别代表有、无催化剂时正反应活化能)，使得含有平均能量反应物分子只要吸收较少能量就能变成活化分子，活化分子所占分数增大，能够成千上万倍地增大反应速率。如，二氧化硫氧化为三氧化硫，使用催化剂速率是不使用催化剂速率一亿六千万倍。降低9/53双氧水金属氧化物10/53判断H2O2分解速率大小，能够经过观察比较H2O2溶液中放出气泡快慢程度，或测定单位时间内H2O2分解放出O2体积。思索感悟1．你认为保留H2O2时要注意些什么？【提醒】

双氧水稳定性较差、易分解，故应保留在棕色瓶或塑料容器中，且放置在阴凉处。另外，因工业品中含较多金属离子杂质，应加入稳定剂来抑制其催化分解。11/53二、试验步骤1.采取______、______等作H2O2分解催化剂。各物质用量以0.1g左右为宜。2.试验装置可按右图组装。试验时，在50mL量筒中盛满水，倒置于水槽中，经过分液漏斗把

5mL6%H2O2溶液加入锥形瓶中。统计各时间段搜集到氧气体积。3．能够自己选择并使用一些物质(如氧化铜、活性炭、氯化铜、猪肝、土豆等)作为催化剂进行试验，把试验结果统计下来。MnO2Fe2O312/53思索感悟2.在H2O2分解试验过程中是否能够使用任意质量和形状催化剂？【提醒】

催化剂用量以及颗粒直径大小均会影响H2O2分解速率。所以试验过程中不能使用任意质量和形状催化剂。13/53自主体验14/53解析：选B。使用催化剂能改改变学反应速率，催化剂参加化学反应过程，在反应前后化学性质和质量不发生改变。故A、C、D是正确，即选B。15/532．(年唐山高二检测)用铝粉和碘甲烷制取(CH3)3Al时，于100℃搅拌65h，产率为0，若用超声波，则室温下反应2.5小时，产率为96%。相关叙述正确是(

)A．超声波加紧反应速率作用小于搅拌B．超声波使Al溶于CH3I中乳化成为胶体C．超声波使化学反应物局部急剧升温D．超声波使CH3I分解为碘和甲烷速度加紧解析：选B。超声波作用于混合物中使铝粉与碘甲烷接触面积增大，从而加紧了化学反应速率。16/533．工业合成氨反应中，使用催化剂和施以高压，以下叙述正确是(

)A．都能提升反应速率，都对化学平衡状态无影响B．都对化学平衡状态有影响，都不影响到达平衡状态所用时间C．都能缩短到达平衡状态所用时间，只有加压对化学平衡状态有影响D．催化剂能缩短反应到达平衡状态所用时间，而压强无此作用17/53解析：选C。对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，催化剂只能提升反应速率，使反应到达平衡状态所用时间缩短，不能使化学平衡发生移动，高压能提升反应速率，使反应到达平衡状态所用时间缩短，也能使化学平衡向生成氨方向移动。18/53课堂互动讲练关键点一关于催化剂概念了解1．对于可逆反应，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。在一定条件下，正反应优良催化剂必定是逆反应优良催化剂。2．使用催化剂只能改变反应路径，不能改变反应始态和终态，故催化剂只能加紧反应速率，缩短到达平衡时间，而不能改变平衡状态，不能改改变学平衡常数，不能改变平衡转化率，反应热效应也和催化剂存在是否无关。19/533．催化剂只能加速热力学上认为能够实现反应，对于经过热力学计算不能发生反应，催化剂不能使其发生；任何催化剂都不能改变反应发生方向。4．使用催化剂能够改变反应速率。“改变”包含加紧和减慢，前者称之为正催化剂，后者称之为负催化剂。通常情况下，正催化剂用得较多，所以，若无特殊说明，都是指正催化剂。20/535．催化剂催化作用含有一定选择性。某种催化剂对某一反应可能是活性很强催化剂，但对其它反应就不一定有催化作用。没有万能催化剂，催化剂只能在一定条件下，催化某个或几个反应。21/53(年无锡高二检测)某化学试验小组欲制取氧化铜并证实氧化铜能加紧氯酸钾分解，进行了以下试验：Ⅰ.制取氧化铜①称取2gCuSO4·5H2O在________(填仪器)中研细后倒入烧杯，加10mL蒸馏水溶解。②向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液，马上产生蓝色沉淀，继续滴加，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物转移到________(填仪器)中，加热至沉淀全部变为黑色，停顿加热。例122/53③将步骤②所得混合物过滤、洗涤、晾干后研细备用。回答以下问题：(1)完成上面空白。(2)上述试验步骤中需要使用玻璃棒是________(填试验序号)。步骤③中洗涤沉淀操作是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。23/53Ⅱ.该小组同学从资料中得知氧化铜也能催化分解氯酸钾。他们为了比较氧化铜和二氧化锰催化效果，设计用如图装置进行试验，试验时均以生成25mL气体为准，其它可能影响试验原因均已控制，相关数据见下表：试验序号KClO3质量其它物质质量待测数据④1.2g无其它物质⑤1.2gCuO0.5g⑥1.2gMnO20.5g24/5325/53回答以下问题：(1)上述试验中“待测数据”指________________________________________________________________________。(2)若⑤⑥中待测数据分别为10和7(单位相同)，则________(填写化学式)催化效果好。(3)为探究CuO在试验(5)中是否起催化作用，需补做以下试验(无需写出详细操作)：a．________________________________________________________________________，b．验证CuO化学性质没有改变。26/53【解析】

本题是依据试验试题要求，对试验设计方案考查。Ⅰ.(1)①研钵；②蒸发溶液用蒸发皿；(2)玻璃棒作用是：加速溶解；引流转移；过滤、洗涤时引流。Ⅱ.依据题意，试验要得出结果，必须测定生成25mL气体所用时间来确定谁催化效果好。依据测得时间可得出MnO2催化效果好。依据催化剂特点，质量不变，化学性质不变，所以确定a.测定CuO质量是否改变。27/53【答案】

Ⅰ.(1)研钵蒸发皿(2)①②③沿玻璃棒向过滤器中沉淀上加蒸馏水至刚好浸没沉淀，待溶液滤出后，重复该操作1～2次Ⅱ.(1)生成25mL气体所用时间(2)MnO2

(3)验证CuO质量没有改变28/53变式训练1

以下说法正确是(双选)(

)A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增大B．有气体参加化学反应，若增大压强(即缩小反应容器体积)，可增加活化分子百分数，从而使反应速率增大C．升高温度能使化学反应速率增大主要原因是增加了反应物分子中活化分子百分数D．催化剂能增大单位体积内活化分子百分数，从而成千成万倍地增大反应速率29/53解析：选CD。浓度和压强改变改变单位体积内分子总数，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数目发生改变；温度、催化剂是改变活化分子百分数，单位体积内分子总数不变。故应选CD。30/53关键点二H2O2分解试验注意事项1．为了便于比较，试验时应在同一地点、使用同一装置完成。2．试验装置中，分液漏斗可改用安全漏斗，以防在滴加双氧水时，因为反应较快，造成瓶内压强快速增大而致使液体不能顺利滴下。3．因为试验中使用H2O2仅为5mL，催化剂也均称取0.1g，故锥形瓶最好用容积较小，如100mL锥形瓶，以免引发误差过大，也便于催化剂和H2O2充分接触。31/534．教材方案是统计单位时间产生气体量，可改为统计搜集等量气体所需时间。比如，不使用量筒，改为统计集满一试管气体所需时间。32/53

影响化学反应速率客观原因有许多，如温度、浓度、催化剂、表面积等。所以探究客观条件与化学反应速率关系试验设计及改进也就有许许多多。某同学设计以下试验证实MnO2在H2O2分解反应过程中起催化作用。例233/5334/53请结合所学知识回答以下问题：(1)第④步操作后，可能会有什么现象？解释其原因。________________________________________________________________________。(2)为何要将二氧化锰制成团状，且尽可能靠近瓶壁？________________________________________________________________________。35/53(3)第③步操作有什么意义？能不能省略？________________________________________________________________________。(4)H2O2溶液用量太多或太少能不能到达试验目标？________________________________________________________________________。【解析】

本题主要利用喷泉试验原理，使广口瓶内外形成较大压强差。36/53【答案】

(1)广口瓶B中水被压出，形成红色喷泉。MnO2催化了H2O2分解反应，产生大量O2，使装置内部气体压强增大，B中水被压出(2)防止MnO2与H2O2溶液接触(3)起对照试验作用，证实在H2O2分解过程中MnO2催化作用。不能省略(4)H2O2用量太多，反应猛烈，产生大量气体，可能会把塞子冲出；H2O2用量太少，产生O2量过少，装置内气体压强小，不能产生喷泉现象37/53变式训练2

某同学在做过氧化氢分解试验时，不小心将过氧化氢溶液滴到地面红砖上，发觉有大量气泡产生。聪明她马上想到：红砖粉能不能作过氧化氢分解催化剂呢？于是她马上查阅资料，设计试验方案进行探究。[提出问题]红砖粉能不能作过氧化氢分解催化剂？[猜测]

(1)红砖粉能够作过氧化氢分解催化剂。(2)红砖粉不能作过氧化氢分解催化剂。38/53[证实猜测]

(1)该同学直接将带火星木条伸入装有过氧化氢溶液试管中，发觉木条不复燃，说明________________________________________________________________________________________________________________________________________________。39/53(2)她将装有过氧化氢溶液试管微微加热，发觉有________产生，再将带火星木条伸入试管，发觉木条复燃，说明________________________________________________________________________。(3)她在装有过氧化氢溶液试管中加入少许红砖粉，再将带火星木条伸入试管中，可观察到____________________________，说明__________________________________。40/53于是该同学得出：红砖粉是过氧化氢分解催化剂。你认为经过上述试验能否得出以上结论？________(填“能”或“不能”)，若不能，还需进行试验是______________________________________________________________________。41/53解析：在该同学探究方案中，其证实猜测三个步骤仅仅是对红砖粉是否加紧过氧化氢溶液分解速率进行了探究，不难发觉红砖粉确实改变了过氧化氢溶液分解速率，红砖粉使过氧化氢溶液在常温下就能快速分解，产生氧气。不过，该同学整个试验设计方案中，没有包括红砖粉在化学反应前后其质量和化学性质是否改变探究过程。42/53所以，经过上述试验不能得出“红砖粉是过氧化氢分解催化剂”结论，那么还需补充以下两个探究步骤：①探究红砖粉在过氧化氢溶液分解前后其质量是否发生改变；②探究红砖粉在过氧化氢溶液分解前后其化学性质是否发生改变。43/53答案：(1)H2O2常温下不易分解(2)气泡H2O2受热发生分解(3)有大量气泡产生且木条复燃红砖粉使H2O2溶液在常温下就能快速分解，产生氧气不能①测量红砖粉在过氧化氢溶液分解前后质量是否发生改变，②检测红砖粉在过氧化氢溶液分解前后化学性质是否发生改变44/53探究整合应用过氧化氢酶催化作用酶是一个生物催化剂，含有普通催化剂通性，也有其本身特征，如含有高效性、专一性。酶催化活性受酸、碱、温度等条件影响，还受一些药品、毒物、辅助因子、辅基等影响。45/53

某学生为了研究MnO2催化H2O2分解设计了以下装置，回答以下问题。例146/53(1)分液漏斗中盛有液体，打开分液漏斗活塞时液体H2O2不能流下，可能原因有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。47/53(2)该同学发觉，小试管中液体几乎无显著试验现象，锥形瓶中溶液产生大量气泡。但反应一段时间后，锥形瓶内溶液产生气体速率逐步变慢，原因可能是什么？怎样设计试验证实？假设一：________________________________________________________________________，48/53试验操作和结论：____________________________________________________________________；假设二：________________________________________________________________________，试验操作和结论：______