催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响.ppt
实验14--过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
实验14--过氧化氢催化分解反应速率常数的测定实验目的：1. 了解过氧化氢的催化分解反应。
2. 掌握反应速率常数的测定方法。
实验原理：过氧化氢在水溶液中会自发分解，产生氧气和水。
但是过氧化氢自身的分解速度非常慢，因此需要催化剂来加速反应速率。
催化剂可以降低活化能，使反应更容易进行。
H2O2(aq) → O2(g) + 2H2O(l)该反应为一级反应，其反应速率可以表示为：r = k[H2O2]其中，r为反应速率，k为反应速率常数，[H2O2]为过氧化氢浓度。
为了方便起见，我们可以使用实验时测得的氧气体积来代替反应速率，即：在反应中，过氧化氢的浓度随时间而减少，因此反应速率常数k也随时间而变化。
为了得到反应速率常数k的准确值，我们需要使[H2O2]在整个反应过程中变化量相对较小，通常可以在反应初期进行。
实验仪器和试剂：1. 实验室盛装设备2. 10 mL 滴定管3. 过氧化氢溶液（30%）4. 硫酸铜催化剂溶液6. 蒸馏水实验步骤：1. 将实验室盛装设备清洗干净，取出等压瓶并将其放入水中，保持水平。
使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加10 mL的过氧化氢溶液，尽量不在氧气冒出的条件下加入。
等压瓶中应剩余20 mL空气。
2. 在反应开始前，将硫酸铜催化剂溶液加入等压瓶中。
使用10 mL 滴定管向等压瓶中滴加0.5 mL的硫酸铜催化剂溶液，并轻轻摇荡等压瓶使催化剂充分混合。
3. 在反应开始后，使用滴定管向等压瓶中滴加氢氧化钠溶液。
每滴加入1 mL，滴加后轻轻摇荡等压瓶，注意观察等压瓶中气体体积变化。
反应开始前应先注意精密加水前的气体体积，以作为实验的参考。
4. 在反应过程中，每隔30秒记录一次氧气体积V和反应时间t，记录10分钟。
记录时，将等压瓶放在室温下，以保持反应温度稳定。
5. 测量完毕后，关闭水龙头，使用滴定管向等压瓶中滴加足量氢氧化钠溶液，并等待反应结束。
注意：反应结束后，等压瓶中还有一定量的过氧化氢未反应完全，因此等压瓶不能直接倒掉，要用蒸馏水清洗干净。
3 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响的实验改进
试剂：6﹪H2O2 溶液、MnO2、Fe2O3、蒸馏水、其他可作催化剂的物质（自 选）。
可选土豆也可选红砖粉末。
计算 5mL6﹪H2O2 溶液在标况下大约产生约 100mL 氧气 实验方法
1、50mL 的氯化钠注射用液点滴瓶代替锥形瓶，
2、用一次性注射器准确量取 5mL6﹪H2O2 溶液，把催化剂放入 50mL 的氯化 钠注射液点滴瓶中。
4
这种实验的不足之处：
1.锥形瓶的底部表面积比较大，分液漏斗中的 H2O2 溶液在滴入锥形瓶中， 不能保证溶液与催化剂充分接触。
2.由于分液漏斗中的 H2O2 溶液不是一起落入锥形瓶中，而反应的速率有块 又慢，过氧化氢不是平缓的放出，当瓶内产生大量氧气时，瓶内压强过大，使溶
液很难往下滴。
3.量筒倒置在水槽中，在 15s、30s、45s、60s 时观察产生氧气的体积时不准 确。
需时间/s
收集 2 瓶氧气所
需时间/s
反应结束所需的
时间/s
3
实验改进的优点 1.用 50mL 的氯化钠注射用液点滴瓶代替锥形瓶，瓶底的面积小，可增大与 催化剂的接触面积。 2.用一次性注射器一次把溶液注入，在时间上能保证同步性。 3.记录收集一瓶气体、两瓶气体时间，会减小由上述观察带来的误差。 由于影响化学反应的因素有很多，如温度、浓度等，而上述反应又是一个放 热反应随着反应的进行，溶液温度升高，化学反应速率必然增快，而随着反应物 的浓度减小，其速率也必然减小，上述实验方法的改进，也是我的个人的一点看 法，还需与大家一起交流。
3、用一次性输液器代替另一导管。
4、把 5mL6﹪H2O2 溶液用注射器一次完全注入瓶中。 5、用排水法用另外两个 纪
录收集一瓶、收集两瓶及不再产生氧气所需的时间。
【课件】化学反应的速率课件(人教版2019必修第二册)
实验现象 镁剧烈反应，产生大量气泡
锌片表面大量气泡产生 铁片表面有少量气泡产生
铜片表面无气泡产生
活动性：镁＞锌＞铁＞铜
2．外因（影响因素）：温度、浓度等
【探究问题】 探究影响化学反应速率的因素
【探究方式】 设计对照实验
【实验用品】
5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、0.1 mol/L 盐酸、1 mol/L盐酸、大理石碎块、 冷水、热水、试管、烧杯、量筒、胶头滴管等
mol·L－1＝0.6 2s
mol·L－1·s－1，
v(NH3)＝ΔcΔNtH3＝0.8
mol·L－1＝0.4 2s
mol·L－1·s－1。
三段式
【小试牛刀】反应A(g)＋3B(g)＝2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的
反应速率分别为：该反应进行快慢的顺序为 ④＞③＝②＞①。
①v(A)＝0.45 mol·L－1·min－1， ②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1，
化学反应与能量变化 化学反应的速率与限度
现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应 在发生物质变化的同时伴随有能量变化，时人类获 取能量的重要途径。
为了更好地利用化学反应中的物质和能量变化， 在化学研究和工业生产中还需要关注化学反应的快 慢和程度。能量、速度与限度时认识研究化学反应 的重要视角。
【思考与讨论】你了解下图涉及的化学反应进行的快慢吗？反应的快慢程度与我们有什么关系？
【规律2】同一反应中，速率之比等于化学方程式中的系数之比。 如在N2＋3H2 2NH3 中， v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
4．化学反应速率大小的计算
（1）根据公式计算：v(B)＝
Δc(B) Δt
aA＋bB＝cC＋dD
过氧化氢催化分解
过氧化氢催化分解实验目的：1. 测定KI催化H2O2分解反应的速率常数和反应级数。
2. 掌握一级反应的特性，考察反应物浓度、催化剂浓度等对反应速率常数的影响。
3. 掌握由动力学数据确定反应速率常数及反应级数的方法。
实验内容：1.测定不同反应条件下H2O2分解产生氧气的速率，以产生一定体积的氧气所对应的时间计算。
2.准确标定H2O2溶液的初始浓度c0。
3.计算V∞的数值。
4.做ln（V∞-V t）-t图，由直线斜率求表观反应速率常数及相对应的半衰期。
实验进程：一、讲解内容1. 做好实验准备，在实验开始前要求学生将恒温水浴温度调节到（25±0.10）℃并打开循环水泵进行恒温。
2. 实验原理：过氧化氢是一种很不稳定的化合物，在没有催化剂存在时，分解很慢，加入催化剂可以加速其分解。
(1)提问：大家肯定已经学习过过氧化氢的分解反应，反应产物为？（1）在加入催化剂KI的条件下，H2O2的反应进程加快，讲解反应步骤：慢（2）快（3）由以上机理可知，KI和H2O2生成的中间产物改变了反应途径，降低了反应的活化能，从而加速了反应进程。
研究表明，反应（2）的速率远慢于反应（3），反应（2）为整个分解过程的控速步骤，而总反应（1）的速率就等于（2）的反应速率，故H2O2分解反应速率方程可表示为：（4）式中，c表示各物质浓度（mol / L）；t为反应时间；k为反应速率常数，其职与温度、催化剂等有关。
反应中KI作为催化剂，浓度不发生改变，可令k=，式（4）可简化为：（5）k为表观反应速率常数，量纲为[时间]-1。
由式（5）可以看出，反应速率与反应物浓度的一次方成正比，故H2O2催化分解反应为一级反应，其表观反应速率常数k将随温度和KI浓度变化而变化。
将式（5）积分得：＋（6）式中，c0为H2O2的初始浓度；c t为t时刻H2O2的浓度。
以对t作图若为一直线，则确定H2O2催化分解反应为一级反应，并可由直线斜率求出反应速率常数k。
分解过氧化氢的实验
反应温度对反应速率的影响
催化剂对反应速率的影响
过氧化氢分解产物：水和氧气
反应条件：催化剂、温度、压力
反应速率：与催化剂种类、温度、压力有关
实验数据：记录反应时间、温度、压力和产物量，进行分析和总结
结论：总结实验结果，提出改进方案，为后续实验提供参考
实验结果的分析：根据实验数据，分析反应速率、反应程度、产物分布等
改进措施：优化实验条件，如调整温度、缩短反应时间、选择合适的催化剂等
实验过程中可能出现的问题：温度控制不当、反应时间过长、催化剂选择不当等
实验总结与思考
实验目的：研究过氧化氢的分解反应
实验材料：过氧化氢溶液、催化剂、温度计等
实验步骤：配置过氧化氢溶液、加入催化剂、观察反应现象、记录数据等
实验结果：过氧化氢分解为氧气和水，催化剂对反应速率有影响
准备实验器材：过氧化氢溶液、催化剂、温度计、计时器等
记录反应过程中产生的气体体积和温度变化
观察并记录实验开始时的温度和过氧化氢溶液的体积
实验结束后，观察并记录剩余溶液的颜色和状态
加入催化剂，观察并记录过氧化氢溶液的反应情况
分析实验现象，得出结论
实验结果分析
过氧化氢分解产生氧气和水
氧气和水的体积比为1:1
实验收获：掌握了过氧化氢分解反应的原理和操作，提高了实验技能和观察能力。
过氧化氢分解实验在生活中的应用：如医疗、环保、清洁等领域
实验中遇到的问题和解决方法：如温度控制、催化剂选择等
实验结果对生活的影响：如提高生活质量、保护环境等
实验中的创新点和改进建议：如改进实验方法、提高实验效率等
实验目的：验证过氧化氢温度计、计时器等
实验步骤：配置过氧化氢溶液、加入催化剂、观察反应现象、记录数据等
人教版高中化学必修2第二章第三节化学反应的速率和限度(公开课教学课件)
浓度对化学反应的影响
实验步骤：
➢截取3cm镁条，用砂纸打磨掉表面氧化物 ➢组装好实验装置 ➢量取40mL 0.5 mol/L HCl倒入锥形瓶中 ➢将镁条投入锥形瓶中，立刻塞好橡皮塞 ➢每隔5秒记录收集到氢气的体积，至第90秒 ➢清洗锥形瓶 ➢量取40 mL 2 mol/L HCl倒入锥形瓶中，重 复上述实验 ➢将所得数据绘成曲线。
时间（t）
化学反应的限度 2．化学平衡状态： 一定条件下可逆反应
指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反 应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持 不变的状态。
如何理解 v(正)＝ v(逆)?
例如，一定条件下，可逆反应N2＋3H2 2NH3，对 该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来 表示:
4．有些反应的可逆性很小，如Ag++Cl- = AgCl ↓ 一般可视为不可逆反应。 5．化学反应的限度可以通过改变条件而改变。
什么是化学平衡呢？
反 应
(1)0~t1：v(正)>v(逆)
速 率 v(正)
(2)t1以后： v(正)=v(逆)
v(正)= v(逆)
v(逆)
t1以后反应处于 平衡状态!
0
t1
温度对化学反应速率的影响
规律：当其他条件不变时，升高温度， H2O2分解反应速率增大。降低温度，H2O2分解 反应速率减小。
实验测得，温度每升高10度，化学反应速 率通常增大原来的2～4倍。
注意：温度对反应速率的影响不受反应物
状态的限制。
催化剂对过氧化氢的分解速率的影响
实验: 化学反应方程式为：2H2O2 FeCl3 应速率时，必须 指明是用哪一种物质来表示。
如：v(N2) =△c(N2)/ t =1 mol•L-1• s-1
浙江省柯桥中学高二化学教案：苏教版 选修六 4.2 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响柯桥区柯桥中学王萍一、教材依据教材版本：苏教版普通高中课程标准实验教科书《实验化学》选修课题名称：§4—2催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响二、设计思想（一）教学指导思想、设计理念知识建构理论认为：每个学生都在积极主动的建构自我的知识体系。
本节课以学生追求知识为主体，通过实验探究中理论知识和实验现象的碰撞，提出各种探究方法，进行实验探究，得出实验结论。
这样设计，增加了学生探究的主动性，调动了学生善于发现问题、解决问题的积极性，体现了“情景----发现”教学法的基本观点。
整体思路为：情境创设→问题探索→实验探究→得出结论→应用提高。
（二）教材分析本节课从生活经历“过氧化氢清洗伤口冒白泡”出发，引出催化剂。
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、用量及其性状的选择对实验效果的影响，同时通过同浓度不同催化剂、同催化剂不同浓度或同催化剂不同用量对过氧化氢分解速率的定性和定量实验现象观察、对比和分析，加深学生对定性、定量以及对化学反应条件控制---单因子变量的认识。
（三）学情分析1.学生经过《化学必修2》、《化学反应原理》的学习，对化学反应速率的影响因素和实质比较熟悉，但从定性和定量两个角度认识化学反应速率思考较少。
2.学生对化学现象的观察比较熟悉，但对实验设计原则：控制变量法——单因子变量，及实验设计思路认识不够。
三、教学目标（一）知识与能力：1.常识性的了解合适的催化剂选择和常用于催化过氧化氢的催化剂。
2.认识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．探究同一浓度不同催化剂、同一催化剂不同浓度和不同用量的催化效果，通过定性和定量对比实验，寻求实验的最佳方案，并学会自己设计实验进行实验探究。
4．学会运用传感器探究实验，分析实验数据，提高动手能力及分析实验结果的能力（二）过程与方法：1.通过定性实验，让学生认识催化剂的催化效果，从而更深刻地理解催化剂的概念2.通过定性、定量实验，寻找最佳实验方案，学习科学探究方法，体验探究成功的快乐（三）情感态度与价值观：1.通过同浓度不同催化剂，同催化剂不同浓度对过氧化氢分解反应速率的影响分析，体会事物内外因关系和质变与量变辩证关系。
实验35过氧化氢的催化分解
实验35 过氧化氢的催化分解一 实验目的1.测定H 2O 2催化分解反应的速率常数和半衰期。
2.熟悉一级反应的特点，了解温度、催化剂等因素对一级反应速率的影响。
3.学会用图解计算法或计算机方法求出一级反应的速率常数，计算活化能E a 。
二 预习要求1.掌握一级反应的方程及半衰期的计算。
2．熟练利用速率方程求速率常数。
三 实验原理过氧化氢是一种很不稳定的化合物，在没有催化剂作用时也能缓慢分解。
当有催化剂存在时则能加速其反应。
过氧化氢分解的化学计量式为：2222O 21O H O H +→ （11－1）该反应有催化剂（如KI）存在时，可以使其分解速率加快。
H 2O 2在KI作用下催化分解按下列步骤进行：O H KIO KI O H 222+→+ （11－2） KI O 21KIO 2+→ (11－３) 由上式可看出，KI与H 2O 2生成中间化合物，改变了反应途径，降低了反应活化能而使反应速率加快。
据认为，反应（11－3）的速率远较反应（11－2）的速率快，故反应（11－2）成为整个反应的控制步骤。
因此，总反应速率等于（11－2）的速率，即2222O H KI O H 'c c k dt dc ⋅=− （11－4）由于KI 浓度不变，故k’与合并仍为常数，，故方程式（11－4）可简化为 KI 'c k 2222O H O H kc dt dc =− （11－5）由（11－5）看出，反应速率与反应物浓度的一次方成正比。
故H 2O 2知在KI作用下的催化分解反应是一级反应，且反应速率常数k 将随KI的浓度变化而改变。
将式（11－5）积分，得 kt c c t −=0ln(11－6)式中：c 0——H 2O 2的初始浓度；c t ——t 时刻H 2O 2的浓度。
如以ln c t 对t 作图得一直线，即可确定H 2O 2催化分解反应为一级反应。
并由直线斜率便可求出反应速率常数k 。
怎样求得反应过程中H 2O 2的浓度c t 呢？本实验采用物理法进行测定。