(浙江专用)2018年高中化学 专题4 化学反应条件的控制 课题2 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响课件 苏

(3)观察加热条件下酶活性的消失 ①将0.5 cm3左右的动物肝切片和水一起放入试管中， 加热煮沸数分钟。 ②取试管2支(1和2)，向1中放入经①加热的动物肝，2 中放入未经加热处理的动物肝，分别加入过氧化氢溶液， 观察现象。可以看到试管1内加入H2O2溶液(3%)后，没有气 体产生。由此可知，加热可以使酶的活性消失。
解析：在铂催化剂的作用下，NO、NO2 将 CO 氧化为 CO2， A 项正确；将铂表面做成蜂窝状，增大了反应物的接触面 积，有利于提高催化效果，B 项正确；NO、NO2 变成 N2， 氮元素的化合价降低，被还原，C 项正确；催化剂只能改变 化学反应速率而不能改变化学反应限度(即不能使化学平衡 发生移动)，D 项错误。 答案：D
对点集训
1．德国科学家格哈德·埃特尔对有关一氧化碳在金属铂表面的氧
化过程的研究催生了汽车尾气净化装置。净化装置中的催化
转化器可将 CO、NO、NO2 等转化为无害的物质。下列有关
说法不正确的是
()
A．催化转化器中的铂催化剂可加快 CO 的氧化
B．铂表面做成蜂窝状更有利于提高催化效果
C．在铂催化下，NO、NO2 可被 CO 还原成 N2 D．使用铂催化剂，可以提高碳氢化合物被氧化的转化率
(3)催化剂只能 加快 反应的速率，不能 使原来不能发生 的反应得以进行。在可逆反应中，催化剂只能缩短反应达到 平衡的时间，而不能使化学平衡发生移动。
(4)催化剂一般有 选择性 ，不同的化学反应要选用不同 的催化剂。同样的反应物选用不同的催化剂，可以发生不同 的反应，从而得到不同的产物。
2．催化剂与反应活化能 (1)催化剂虽然在反应前后的_质__量__和_化__学__性__质__没有发生变 化，但有些催化剂却 参与 了化学变化过程，在参与反应的过程 中其化学性质和质量均 发生 改变，即反应过程中必定既包括有 催化剂 参与 的反应，又包括使催化剂 再生成 的反应。
2．认识实验方法的选择及反应条件的控制在实验研究中的 重要作用，加深对化学反应条件控制的重要性的认识。
3．尝试用比较法来寻找实验的最佳方案，通过实验提高处 理实验数据和分析实验结果的能力。
———————实验要素先知道
1．催化剂和催化作用 (1)能改变化学反应速率而本身的化学组成和质量在反应前 后保持不变，这种物质叫做_催__化__剂__。催化剂在反应中所起的作 用叫_催__化__作__用__。 (2)在化工生产中，常常加入_催__化__剂__以促进化学反应的进 行。例如，硫酸工业中，由二氧化硫制三氧化硫的反应常用_五__氧__ _化__二__钒__作催化剂；氮气与氢气合成氨的反应，使用的是以_铁__ 为主体的多成分催化剂；生物体内的化学反应也与催化剂有着 密切的关系，生物体内的各种酶具有催化活性，是生物催化剂。
(2)分子或离子间的碰撞是发生化学反应的先决条件，但不 是每次碰撞都会引发反应。能够引起反应的分子(或离子)间的相 互碰撞叫做有效碰撞，能够发生有效碰撞的分子叫做_活__化__分__子_。 活化分子具有较高的能量，因此_活__化__分__子__所占分数的大小决定 了反应速率的快慢。活化分子的平均能量与所有分子的平均能 量的差称为 活化能 。
解析：①由题意知，pH增大，分解速率增大，OH－起催化作
用。②根据v＝
Δc Δt
求解。③由表推断知，pH为7.0时，对O3的
分解速率影响最大，当pH为3.0、4.0时 ，温度影响较大，综
上可知，分解速率最快的为c，其次为a，最慢的是b。
答案：①OH－ ②1.00×10－4 ③b、a、c
拓展实验 过氧化氢酶催化作用的探究 1．实验操作 (1)观察过氧化氢酶的催化作用 ①取试管2支，向1支试管中加入3% H2O2溶液5 mL，另 一支加入蒸馏水5 mL作对照。 ②将动物肝切成每边长约0.5 cm的方块，用镊子夹取，放 进两支试管中，观察现象。试管1内有大量气体产生，由于产 生的气体是氧气，故可将点燃的檀香插入管内，通过檀香复 燃来证明。
实验编号
现象
几乎没有气泡产生，檀香
1
不复燃
2 有气泡产生，檀香不复燃
3 有气泡产生，檀香不复燃
有大量气泡产生，檀香复
4
燃
原因与结论
常温几乎不分解
加热后分解速率加快， 但氧气量不大 硫酸铜溶液能加快反应 速率，但氧气量不大 二氧化锰能加快反应速 率且氧气量大
实验改进 (1)带火星的木条易熄灭，用檀香代替木条有利于课堂演 示实验的持续操作，减少实验操作所需时间。 (2)过氧化氢溶液常温分解无法看到明显现象，不足以说 明它能分解，时间也不易掌握；给过氧化氢溶液加热实验的 补充既说明过氧化氢能分解，又说明条件的改变对反应速率 的影响。
(2)观察不同pH所引起的酶的活性差异 ①取试管3支，各加入H2O2溶液5 mL。 ②向试管1中加入6 mol·L－1盐酸数滴，使溶液呈酸性；向试 管2中加入6 mol·L－1 NaOH溶液数滴，使溶液呈碱性。 ③向试管1、2、3中各放入一块切成0.5 cm3左右的动物肝， 观察现象。这时可以看到： 在试管3(中性溶液)内有大量气体产生，但在试管1(酸性溶 液)和2(碱性溶液)内没有气体或很少有气体产生。由此可知，酶 的活性随溶液pH的不同而具有很大差异，过氧化氢酶作用的最 佳pH为7。
[注意事项] (1)为了便于比较，实验时应在同一地点、使用同一装置 完成。 (2)实验装置中，分液漏斗可改用安全漏斗，以防在滴加 双氧水时，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。 (3)由于实验中使用 H2O2 仅为 5 mL，催化剂也均称取 0.1 g，故锥形瓶最好用容积较小的，如 100 mL 锥形瓶，以免引 起误差过大，也便于催化剂和 H2O2 充分接触。
2．下列关于催化剂的说法，正确的是
()
A．催化剂能使不起反应的物质发生反应
B．催化剂能改变化学反应速率
C．任何化学反应，都需要催化剂
D．电解水时，往水中加少量 NaOH，可使电解速率明显加快，
所以 NaOH 是这个反应的催化剂 解析：在电解水时，加少量 NaOH，可增大水中离子浓度，增
强水的导电性，NaOH 并没有改变反应机理，故不是催化剂。
另外，有些反应是不需要催化剂的，如中和反应等。
答案：B
3．对于反应 2H2O2===2H2O＋O2↑，下列措施不能增大其分解
速率的是
()
A．向反应体系中加水
B．升高 H2O2 溶液的温度
C．向 H2O2 溶液中加入少量 MnO2
D．向 H2O2 溶液中加入一定浓度 FeCl3 溶液 解析：升高温度增大分解速率，MnO2、Fe3＋对 H2O2 分解起催
pH
t /min T/℃
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30

158
108
48
15
50
31
26
15
7
①pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是 ________。 ②在30 ℃、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为__________ mol·L－1·min－1。 ③据表中的递变规律，推测O3在下列条件下分解速率依次 增大的顺序为________(填字母代号)。 a．40 ℃、pH＝3.0 b．10 ℃、pH＝4.0 c．30 ℃、pH＝7.0
(3)催化剂有一定的 活化温度 ，在这个温度范围内使 用，催化剂的 活性 最高。
(4)使用催化剂能增大化学反应速率的机理主要是形 成中间产物，或在催化剂表面的活性中心发生反应，从而 改变反应的途径，使反应的 活化能 降低。
3．过氧化氢分解的影响因素 过氧化氢(H2O2)，俗称 双氧水 ，不 稳定， 易 分解。溶液 的_酸__碱__性对 H2O2 的稳定性有较大的影响，如在碱性溶液中， H2O2 分解较快。另外，H2O2 见光、遇热、遇到大多数_金__属__氧__化__ _物__分解也会加速。在催化剂存在下，H2O2 迅速分解，反应方 程式为 2H2O2=== 2H2O ＋O2↑。通常选用 MnO2 作催化剂， MnO2 的 用量 以及颗粒直径 大小 均会影响 H2O2 分解的速率。 除 MnO2 外，还可用 CuO、Fe2O3 等作 H2O2 分解的催化剂。
的量筒体积太小。
答案：D
5．臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。 (1)O3 与 KI 溶液反应生成的两种单质是______________和 _______________(填分子式)。
解析：O3 氧化 KI，I－转化为 I2，O3 生成 O2。 答案：I2 O2
(2)O3 在水中易分解，一定条件下，O3 的浓度减少一半所需的时 间(t)如下表所示。已知：O3 的起始浓度为 0.021 6 mol·L－1。
课题 2
催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
[浙江选考·加试要求] ———————————————————————————
1．不同的催化剂对同一反应的催化效果。 2．变量控制在实验研究中的应用。
1．通过比较不同的催化剂对过氧化氢分解速率的影响的差 异，从中认识到催化剂的种类、用量等的选择对实验效 果的影响。
化作用，加入 MnO2、FeCl3 可加大分解速率，加水稀释 H2O2
浓度减小，分解速率减小。 答案：A
4．比较 MnO2 和 CuO 对 H2O2 分解反应的催化能力大小的实验中，
若催化剂的质量均控制在 0.1 g,6%的 H2O2 溶液均取 5 mL，可
选择的实验装置是
()
解析：A、B 中长颈漏斗插入过短，容易造成气体逸出；C 中
②从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度 相同时，加入________ g 的二氧化锰为较佳选择，理由是 _________________________________________________。
③该小组的小茂同学分析上述数据后得出“当用相同质量 的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越小，亦 即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确？________，理 由是_________________________________________________。
(5)实验 2 与实验 3、4 的对比能说明化学反应速率与是否 加入催化剂有关，从而引出催化剂的概念。
(6)实验 3 与实验 4 的对比既对教材中所说的“硫酸铜溶 液在过氧化氢的分解中也可作催化剂”具有说服力，又能使 学生了解化学反应速率的快慢与催化剂的种类有关(即催化剂 的种类不同催化效果不同)。
(3)直接用药匙把二氧化锰加入试管，试管内壁易粘上二 氧化锰粉末，影响实验现象的观察并浪费药品；采用先用药 匙把二氧化锰放在软饮料吸管的一头，另一头插入试管中再 竖直软饮料吸管把二氧化锰加入试管的操作方法。这一改进 有利于实验现象的观察并得到较好的实验效果。
(4)用 10%的过氧化氢溶液代替 5%的过氧化氢溶液使实 验现象更明显。
———————实验过程详剖析 [器材与原理]
相关器材 托盘天平、药匙、锥形瓶、双孔橡胶塞、导管、橡胶管、
螺旋夹、水槽、量筒、计时器、分液漏斗。
相关原理 (1)确定判断依据——单位时间内 氧气 产生的量 (2)设计反应实验装置——测定单位时间产生氧气的_体_积__ (量气装置) (如果实验条件允许有电子天平的话，可以测定单位时间 产生氧气的 质量 ，可能会更简单)
2．相关问题 某实验小组在进行双氧水分解的实验时发现：大家取不同浓 度的双氧水及不同质量的二氧化锰进行的实验，产生气体的速率 都不相同，那么过氧化氢分解的最佳催化条件是什么呢？他们决 定进行探究。 (1)用下列简图，画出实验装置(含试剂)示意图。
(2)小组经过实验，取得如下数据： X
Y
0.1 g 0.3 g
[实验与拓展]
实验流程 1．取四支试管，分别加入 5 mL 10%的过氧化氢溶液。 2．分别进行如下实验 (1)向第一支试管中伸入带火星的檀香，观察现象。 (2)给第二支试管加热后伸入带火星的檀香，观察现象。 (3)向第三支试管中滴加几滴饱和硫酸铜溶液，振荡一会儿 后， 伸入带火星的檀香，观察现象。 (4)向第四支试管中将二氧化锰从饮料管中倒入，伸入带火 星的檀香，观察现象。
0.5 g
Z
1.5%
223 s 67 s
56 s
3.0%
308 s 109 s
98 s
4.5%
395 s 149 s
116 s
(说明：表中X是二氧化锰的质量；Y是指反应停止时的时 间；Z是双氧水的质量分数)分析表中数据回答下列问题：
①相同浓度的双氧水的分解速率随着二氧化锰用量的增加
而________。