催化剂对化学反应速率的影响
化学反应速率与温度变化与催化剂效应关系
化学反应速率与温度变化与催化剂效应关系化学反应速率是指单位时间内反应物转化为生成物的速率。
在化学反应过程中，温度的变化和催化剂的存在都可以对反应速率产生明显的影响。
本文将分析化学反应速率与温度变化以及催化剂效应之间的关系。
一、温度对反应速率的影响温度是影响化学反应速率的重要因素之一。
根据化学动力学理论，温度的上升会使反应物分子的平均能量增加，进而增加反应分子的碰撞频率和碰撞能量。
这样一来，反应物分子发生有效碰撞的几率就增大了，从而加快反应速率。
在一定温度范围内，反应速率与温度的关系可以用阿伦尼乌斯公式来描述：k = A * e^(-Ea/RT)在公式中，k表示反应速率常数，A为预指数因子，Ea为反应活化能，R为气体常数，T为温度。
可以看出，温度越高，反应速率常数k 就越大，反应速率也就越快。
二、催化剂对反应速率的影响催化剂是一种能够改变反应速率而不参与反应本身的物质。
催化剂通过提供新的反应路径或降低反应活化能，从而加速反应速率。
催化剂对反应速率的影响可以通过催化剂作用机制来解释。
1. 提供新的反应路径催化剂可以提供新的反应路径，使反应过程中的中间物质形成更稳定的复合物。
这些中间物质在反应路径中起到催化剂的作用，降低了反应的能垒，从而加速了反应速率。
2. 降低反应活化能催化剂通过与反应物发生物理或化学吸附，改变了反应物的构象或电子结构，从而降低了反应的活化能。
反应活化能是指反应过程中反应物需要具备的最小能量，降低活化能可以使更多的反应物具备足够的能量来进行反应，提高了反应速率。
三、温度变化与催化剂效应的综合影响温度和催化剂对反应速率的影响是可以综合考虑的。
实际上，催化剂在不同温度下的催化效果并不相同。
在低温下，催化剂通常能够起到更大的加速作用，因为它能够显著降低反应的活化能。
而在高温下，反应速率已经很快，催化剂的作用可能相对较小。
因此，在选择使用催化剂改变反应速率时，温度的选择也是需要考虑的。
总结起来，化学反应速率与温度变化和催化剂效应密切相关。
2.2.2温度、催化剂对化学反应速率的影响
学 习 目 标 思 维 脉 络 1.理解外界条件(温度、催 化剂等)对化学反应速率的 影响,认识其一般规律。 2.了解催化剂在生产、生 活和科学研究领域中的重 大作用。 3.知道活化能的含义及其 对化学反应速率的影响。 4.了解通过改变外界条件 从而改变化学反应速率的 方法和意义。
重难点一
重难点二
情景导入
知识点拨
典例引领
1.使用催化剂,改变反应路径,降低反应的活化能,提高活化分子 百分数,增大化学反应速率。 2.可逆反应中催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。
重难点一
重难点二
情景导入
知识点拨
典例引领
例题向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2, 开始反应时,按正反应速率由大到小排列顺序正确的是( ) 甲.500 ℃,10 mol SO2和5 mol O2的反应 乙.500 ℃,用V2O5作催化剂,10 mol SO2和5 mol O2的反应 丙.450 ℃,8 mol SO2和5 mol O2的反应 丁.500 ℃,8 mol SO2和5 mol O2的反应 A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丁、丙 C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲
重难点一
重难点二
情景导入
知识点拨
典例引领
成功体验2 如图是相同条件下做H2O2分解的对比实验时,放出 O2的体积随时间的变化关系示意图,a使用催化剂,b不使用催化剂, 其中正确的是( )
解析:由于是相同条件下做H2O2分解的对比实验,因此产生氧气 的体积相同,a使用催化剂,化学反应速率大,产生氧气速率快。 答案:A
重难点一
重难点二
情景导入
知识点拨
典例引领
催化剂对化学反应速率的影响
催化剂对化学反应速率的影响催化剂是能够改变化学反应速率的物质。
它们通过降低化学反应的活化能，提高反应速率。
催化剂可以增加反应物粒子之间的碰撞频率，提供适宜的反应通道，调节反应物之间的电荷分布等。
催化剂在工业上广泛应用于各种化学反应中，如合成氨、制取硫酸等。
本文将详细介绍催化剂对化学反应速率的影响。
首先，催化剂能够降低化学反应的活化能。
活化能是指在反应过程中需要克服的能垒。
催化剂通过提供附近的反应路径，使反应物分子在较低的能量状态下互相碰撞，从而降低了反应所需的能量。
因此，催化剂能够加速反应物颗粒之间的碰撞，从而增加反应速率。
其次，催化剂能提供适宜的反应通道。
在化学反应中，反应物通常有多个可能的反应路径。
有些路径可能能够带来不良的副反应或催化剂的破坏。
催化剂能够选择适合的反应通道，从而提高目标产物的选择性和收率。
例如，在合成氨的工业催化剂中，铁和铑催化剂能够选择性地将氮气和氢气转化为氨气，而避免产生过多的副产物。
此外，催化剂能够调节反应物之间的电荷分布。
许多化学反应需要在正确的电荷分布下才能发生。
催化剂可以通过吸附反应物分子，并调整其电荷分布，使反应更易于发生。
例如，在贵金属催化剂中，金和铂催化剂能够调整反应物分子的电荷分布，并促进氧化反应。
这种调节电荷分布的能力是催化剂对化学反应速率的重要影响因素之一此外，催化剂能够提供活性位点来支持反应。
催化剂通常具有特定的结构和组成，其中一些部分能够提供活性位点，促进反应。
这些活性位点通常是催化剂表面上的特定原子或分子。
活性位点可以吸附并稳定反应物分子，从而促进反应。
例如，在催化剂酸中，活性位点可能是酸性羟基或酸性质子，能够吸附和促进酸催化反应。
最后，催化剂能够通过提供反应物之间的介质来增加反应速率。
介质的存在可以降低反应物分子之间的相互作用能量，从而促进反应。
例如，在溶液中，溶解催化剂能够提供介质来稀释反应物分子之间的相互作用，使反应更容易发生。
综上所述，催化剂对化学反应速率有着显著的影响。
2.2.2 温度、催化剂对化学反应速率的影响
第2课时温度、催化剂对化学反应速率的影响[目标要求] 1.知道温度对化学反应速率影响的结论和理论解释。
2.知道催化剂对化学反应速率影响的结论和理论解释。
1．温度对反应速率的影响(1)影响其他条件相同时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。
(2)原因其他条件相同时，升高温度，提高了活化分子的百分数和较高能量的分子间的碰撞频率，使分子间有效碰撞的几率提高，反应速率增大。
2．催化剂对反应速率的影响(1)影响：使用催化剂可加快反应速率。
(2)原因：催化剂改变了反应的路径，降低了反应所需的活化能，提高了反应体系中活化分子的百分数，使有效碰撞的几率提高，反应速率加快。
(3)根据图象填空。
如图所示，使用催化剂使反应速率加快其中途径Ⅰ表示没使用催化剂。
途径Ⅱ表示使用了催化剂。
使用了催化剂，反应的活化能降低。
图中E1、E2都是该反应的活化能，但E2<E1是因为使用了催化剂，与不使用催化剂相比，反应的活化能由E1变为E2，活化分子的百分数增多。
知识点一温度对化学反应速率的影响1．对于反应：M＋N―→P，如果温度每升高10℃，化学反应速率提高到原来的3倍，在10℃时完成反应的10%需要81 min，将温度提高到30℃时，完成反应的10%需要的时间为()A．9 min B．27 min C．13.5 min D．3 min答案 A解析温度由10℃升高到30℃时，反应速率提高到原来的32倍，设当提高到30℃时，完成反应的10%需要的时间为t min，则32t＝81 min，故t＝9 min。
2．已知硫代硫酸钠溶液与稀H2SO4反应可析出单质硫沉淀：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2＋H2O，某同学按下表进行实验，请你判断哪一组编号加3%Na2S2O3/mL 加1∶5的H2SO4/滴温度/℃1 5 25 252 5 15 353 5 25 45解析反应物的浓度越大，反应温度越高，反应速率越快。
催化剂对化学反应速率的影响-催化概念及其特征-大修改
(3)催化剂对所选择的反应能加快或延缓平衡的到达， 即对可逆反应的正逆两个方向可同时加快或减速，但 并不影响化学平衡，即不改变平衡常数、平衡产率和 △rGm 。或者说，不改变反应物和产物的能级位置。
基础化学
(4)催化剂因参与反应过程，会发生物理变化。如银、 铂丝网表面失去光泽而变得粗糙，甚至使表面结构发 生改变而降低催化效率，这种情况称为催化剂的衰老。 (5)在催化剂或反应体系内加入少量的杂质常可以强烈 地影响催化剂的作用。这些杂质可起助催化剂（活化 剂）或催化剂毒物的作用。
基础化学
8.7.1 催化概念及其特征
1. 催化剂 在反应体系中，有些物质的加入可使化学反应 的速率发生改变，而这些物质在反应前后的数 量和化学组成不变，这种现象称为催化作用 （catalysis）。而加到在反应体系中产生催化 作用的物质，称为催化剂(catalyst)。
正催化剂 负催化剂 自身催化剂
基础化学
3.催化作用原理
催化剂之所以具有催化作用，原因在于催化剂 参与化学反应，改变反应机理，使反应的表观 活化能发生显著改变，从而导致反应速率改变。
基础化学
如机理（1）
A+B
AB
Hale Waihona Puke 虽为元反应，但活化能 高。速率慢。
机理（2）
C
A+B
AB
虽变为非元反应，但表 观活化能大降。速率快。
这与爬两座矮山远比爬 一座高峰快得多的道理 一个样。
基础化学
2. 催化剂的特点
(1) 选择性强。若同一反应物有发生多种反应的可能， 此时对同一反应物使用不同的催化剂可能得到不同的 产物。如 乙烯，加AgCl催化剂产物为环氧乙烷；加铬－钛催
化学反应的平衡与催化剂性能催化剂性能对反应平衡的影响
化学反应的平衡与催化剂性能催化剂性能对反应平衡的影响化学反应中的平衡是指反应物和生成物的浓度达到一种稳定状态，使得正反应速率相等。
平衡状态下的反应速率不再发生变化，但反应仍在进行。
在化学反应中，催化剂作为一种特殊的物质，通过提供新的反应途径或降低反应活化能，可以显著影响反应平衡。
本文将讨论催化剂性能对反应平衡的影响。
一、催化剂对反应速率的影响催化剂可提高反应速率，但并不改变反应平衡位置。
催化剂通过降低反应的活化能，使得更多的分子具有足够的能量以克服活化能的限制，从而增加反应速率。
这是因为催化剂参与反应的中间步骤，降低了活化能的能垒。
然而，催化剂本身不参与反应，因此在反应终点时，催化剂的浓度不发生变化。
二、催化剂对反应平衡的影响尽管催化剂不改变反应平衡位置，但它可以影响达到平衡的速度。
催化剂可以提高反应的反应速率，使系统更快地达到平衡。
当系统达到平衡时，正反应和逆反应的速率将相等，但由于催化剂的存在，系统可以更快地到达平衡状态。
三、催化剂性能对反应平衡的影响催化剂的性能决定了其对反应平衡的影响程度。
以下是催化剂性能对反应平衡的几个重要方面：1. 催化剂活性：催化剂活性是指催化剂参与反应的能力。
活性高的催化剂能降低较高的活化能能垒，从而促进反应的进行和达到平衡。
催化剂活性越高，对反应的影响就越显著。
2. 催化剂选择性：催化剂选择性是指催化剂促使特定反应途径或生成特定产物的能力。
选择性高的催化剂可以控制反应平衡位置，使其偏向产生更多所需产物。
3. 催化剂稳定性：催化剂稳定性是指催化剂在反应条件下的耐用性。
稳定性高的催化剂能够保持其性能，长期稳定地催化反应。
催化剂稳定性的提高可以减少催化剂的衰减，从而延长催化剂的使用寿命。
4. 催化剂负载量：催化剂负载量是指在固体催化剂中所携带的有效活性金属离子或活性位点的含量。
适当的负载量可以提高催化剂的活化能，增强催化剂的活性和选择性。
总结：催化剂对化学反应的平衡具有显著的影响。
什么是催化剂对反应速率影响及机理探讨
什么是催化剂对反应速率影响及机理探讨
催化剂对反应速率的影响主要表现在以下几个方面：
1. 催化剂可以显著提高反应速率。
催化剂通过参与化学反应，改变反应历程，降低活化能，使反应速率显著提高。
2. 加催化剂后，逆反应的活化能也会降低，逆反应也会加快，因此平衡到达的时间会提前。
3. 催化剂的选择性。
不同的催化剂对不同的反应具有不同的催化效果，这就是催化剂的选择性。
催化剂的作用机理可以通过表面反应理论来解释。
表面反应理论认为，在催化剂表面上，反应物分子会吸附在催化剂表面，形成吸附态，从而改变了反应物分子的活化能，使得反应更容易进行。
以上信息仅供参考，建议查阅专业化学书籍或者咨询专业化学专家获取更全面和准确的信息。
催化剂对化学反应速率的影响
催化剂对化学反应速率的影响在化学世界中，催化剂的角色被形容为“魔法师”，它们在化学反应中起着至关重要的作用。
催化剂能够降低反应的活化能，从而加速反应的进程。
那么，催化剂究竟是如何影响化学反应速率的？让我们一起走进这个微观的魔法世界。
一、催化剂的奥秘催化剂是一种能够改变化学反应速率的物质，而自身在反应前后并无质量或化学性质上的变化。
它通过降低化学反应的活化能，使得反应更加容易进行。
这就像是在攀登陡峭的山峰时，有人为你搭建了一座梯子，使你能够更加轻松地达到顶峰。
二、如何影响反应速率1.降低活化能：催化剂能够提供一个更为便捷的路径，使反应物分子更容易达到发生反应所需的活化状态。
这就像是在崎岖的山路上修建了一条平坦的小路，使行走变得更为轻松。
2.增加碰撞频率：催化剂可以增加反应物分子之间的碰撞频率，从而提高反应速率。
这就像是在球场上，球员的增加可以增加传球和射门的次数，从而提高比赛的节奏。
3.改变反应路径：催化剂不仅可以降低活化能，还可以改变反应的路径，使得反应更加容易进行。
这就像是改走一条全新的道路，虽然路程可能略有不同，但总体上可以更快地到达目的地。
三、实际应用在工业生产中，催化剂的应用十分广泛。
例如，在石油工业中，催化剂被用于加快油品的提炼速度；在汽车尾气处理中，催化剂被用于将有害气体转化为无害物质；在制药行业中，催化剂被用于加速药物的合成过程。
可以说，没有催化剂，许多重要的化工生产过程将无法进行。
四、未来展望随着科技的不断发展，新型催化剂的研究和开发也在不断取得突破。
未来，我们有望看到更加高效、环保、绿色的催化剂应用于各个领域，为人类的生产和生活带来更大的便利。
结语催化剂对化学反应速率的影响是一个微观世界中的魔法秀。
它们通过降低活化能、增加碰撞频率、改变反应路径等方式，使得化学反应更加快速、高效地进行。
而随着科技的不断进步，我们相信这个魔法秀将会在未来展现出更加绚丽的色彩。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
催化剂对化学反应速率的影响
课题组成员：王燕超左学婷李洋王希光赵海溶李晨
徐唯一耿楠陈歌余浩樑董泽霖
指导教师：郑文燕
论文摘要：
本文通过介绍研究催化剂对化学反应速率的影响的化学研学，不仅增长了对化学知识的了解，实验的动手能力得以增强，而且我们增强了理科思维，对实验的研究过程更加的熟练；我们通过研究不同物质对氯酸钾的催化作用，更深层次了解了催化剂的性质与作用，真正成为了研究性学习的参与者。
关键词：
研究性学习参与选题实验
一、问题的提出
同学们在初中就知道二氧化锰是氯酸钾制氧的催化剂，在高中的化学实验课上，同学们又学习到氧化铜也可以作氯酸钾制氧的催化剂。
于是有些同学提出了“为什么这么多年来只选用二氧化锰作为氯酸钾制氧的催化剂？还有其它的金属氧化物能作氯酸钾制氧的催化剂吗？”的问题。
这说明大家对这个问题感兴趣，想把它弄明白。
而研究性学习恰恰给了大家一个机会，让我们通过研究性学习去解惑。
二、研究方案的设计
在研究课题确立后，研究小组的学生与老师通过认真地讨论，把想要研究的问题细细地分析了一遍。
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
①弄清为什么这么多年来一直选用二氧化锰作为氯酸钾制氧的催化剂？哪些金属氧化物还可以作为氯酸钾制氧的催化剂？
②了解催化剂选择的一般方法
③认识科学研究的一般方法
2．研究内容
①为什么一直选用二氧化锰作为氯酸钾制氧的催化剂？
②还有哪些金属氧化物可以作为氯酸钾制氧的催化剂？
3．研究方法
讨论、调查、实验、撰写论文
4．研究过程（主要为以下七个环节）
确立研究课题做出假设收集资料制定实验方案进行对比实验分析实验结果得出结论撰写论文
三、研究方案的实施
1．确立研究课题
①为什么这么多年来一直选用二氧化锰作为氯酸钾制氧的催化剂？
②哪些金属氧化物还可以作为氯酸钾制氧的催化剂？
2．做出假设
假设①：是否与二氧化锰、氧化铜有着类似性质的金属氧化物都能做催化剂呢？
假设②：是否第四周期的过渡金属元素的氧化物都可作氯酸钾制氧的催化剂呢？
3．收集资料
①上网、图书馆查有关催化剂的资料
催化剂
定义：根据IUPAC于1981年提出的定义，催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
涉及催化剂的放映为催化反应。
催化剂对化学反应速率的影响非常大，有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。
催化剂一般具有选择性，它仅能使某一反应或某一类型的反应加速进行。
例如，加热时，甲酸发生分解反应，一半进行脱水，一半进行脱氢：HCOOH=H2O+CO HCOOH=H2+CO2
如果用固体Al2O3作催化剂，则只有脱水反应发生；如果用固体ZnO作催化剂，则脱氢反应单独进行。
这种现象说明，不同性质的催化剂只能各自加速特定类型的化学反应过程。
因此，我们利用催化剂的选择性，可使化学反应主要向某一方向进行。
在催化反应里，人们往往加入催化剂以外的另一物质，以增强催化剂的催化作用，这种物质叫做助催化剂。
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里加入少量的铝和钾的氧化物作为助催化剂，可以大大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，在生产过程里都采用催化剂。
例如，合成氨生产采用铁催化剂，硫酸生产采用钒催化剂，乙烯的聚合以及用丁二烯制橡胶等三大合成材料的生产中，都采用不同的催化剂。
②去化学用品试剂商店调查
③调查资料汇总
大家通过去化学用品试剂商店调查，获取了第四周期过渡元素的金属氧化物
的价格、化学纯、分析纯、安全性的数据材料，并根据此进行了分析。
分析结果是：
从价格上看 ～ 氧化钪、一氧化镍、四氧化三钴、三氧化二钴、四氧化三锰、三氧化二镍的价格昂贵，从成本上看不合算，不宜作催化剂。
从安全性上看 ～ 三氧化二铬（刺激性）、三氧化铬（致癌）、过氧化锌（严重烧伤）、五氧化二钒（有害）、一氧化钴（有害）等物质从安全性上不合格，更不适宜做氯酸钾制氧的催化剂。
而二氧化钛、氧化铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌五种金属氧化物的价格适当,化学纯、分析纯达到一定数值,用量适中,且副作用很少或几乎没有。
所以研究小组初步把它们定为氯酸钾制氧催化剂的后选者。
4．制定实验方案
进行三氧化二铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌这四种金属氧化物对氯酸钾制氧催化效果的对比实验。
为保证实验在同一条件下进行，实验操作人员固定，实验仪器固定，一个实验完成后在做下一个实验而不是同步进行。
所有实验都以排水取气法收集一瓶150mL 氧气所需时间为准。
5．进行对比实验:（研究小组共做了三次对比实验）
第一个对比实验是比较氧化铁、二氧化锰、氧化铜、氧化锌这些药品是否有催化剂作用？比较那一种药品的催化能力强？
第二个对比实验是通过二氧化锰的不同取量，比较氯酸钾与二氧化锰的质量比为多大时二氧化锰的催化效果最好？
第三个对比实验是把两种不同的催化剂混合，比较是混合物的催化效果好？还是单一物质的催化效果好？ 6、分析实验结果，得出结论
①
50
100150200250
结论一、二氧化锰、三氧化二铁、氧化铜、氧化锌等对氯酸钾制氧都有催化作用，比较起来二氧化锰的催化效果最好，应该是当前氯酸钾制氧气最适宜的催化剂。
三氧化二铁、氧化铜在氯酸钾制氧其中也有较好地催化效果，氧化锌的催化效果不明显。
②
结论二、
催化剂并不是取量越多越好，从对比实验发现当氯酸钾与二氧化锰
的质量比为10：1时，收集满一瓶氧气的时间是最短的。
③ 对比三的实验结果 ④
102030
4050
600.5g 2.5g 3.8g 5g
结论三、当二氧化锰与氧化铜混合后，二氧化锰的催化效果减弱，而氧化铜的催化效果加强。
所以当催化剂混合时，催化效果在单一催化剂之间。
原催化效果差的会有较大提高，原催化效果好的会有些降低。
通过以上的调查与实验，学生们解决了疑惑，弄清了下列问题：
(1) 从综合因素上看，二氧化锰应该是当前氯酸钾制氧气最适宜的催化剂，氧化铜、三氧化二铁等金属氧化物也能做氯酸钾制氧的催化剂；
(2) 初步了解到催化剂的选择应从反应速率、价格、安全性、用量与纯度等综合因素上去考虑。
例如：若用三氧化二铬做氯酸钾制氧气的催化剂时，反应的速率是最快的，但反应中会产生较强烈的刺激性臭味，这样三氧化二铬就不宜做氯酸钾制氧气的催化剂。
(3) 催化剂并不是取量越多催化效果越好，催化剂的适宜用量要通过实验去确定。
收获与体会
0510152025303540
451g二氧化锰 1.84g三氧化二铁
经过我们为期一个多学期的化学研学，我们不仅增长对化学知识的了解，实验的动手能力得以增强，提高了团队合作能力，而且我们增强了理科思维，对实验的研究过程更加的熟练；我们通过研究不同物质对氯酸钾的催化作用，更深层次了解了催化剂的性质与作用。
我们的收获很大！
参考文献
北京教育学院综合理科部“化学研究性学习的探索与实践”。