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课题2 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响,一、催化剂的作用 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。 二、催化剂与反应活化能 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。,催化剂能使反应的活化能降低(如图分别代表有、无催化剂时正反应的活化能),使得具有平均能量的反应物分子只要吸收较少的能量就能变成活化分子,活化分子所占分数增大,可以成千上万倍地加快反应速率。注意,催化剂能增大化学反应速率,但是它不能改变反应进行的方向,也不能使那些不可能发生的化学反应得以发生。 催化剂降低反应活化能的示意图,三、过氧化氢分解的影响因素 过氧化氢(H2O2)溶液,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: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。 判断H2O2分解速率的大小,可以通过观察比较H2O2溶液中析出气泡的快慢程度,或测定单位时间内H2O2分解放出的O2的体积。,保存H2O2溶液时要注意什么问题? 提示过氧化氢是稳定性较差的试剂,保存过氧化氢时要考虑的因素较多。如从催化分解这个角度考虑,因为很多物质会催化分解过氧化氢,如过氧化氢中不能混入金属氧化物等。另外,从安全角度考虑,易分解产生气体的试剂不宜放在密封的玻璃瓶中,过氧化氢通常盛放在干净的聚乙烯塑料瓶中。,知识点,影响反应速率因素的实验设计 【例题】 某化学兴趣小组研究过氧化氢的分解时,设计了以下三组实验,每一小组取若干支试管分别加入相同体积5%的过氧化氢,在实验室观察只有极少量的气泡产生。 (1)过氧化氢发生分解的化学方程式为 。 (2)根据下表中其他实验操作各实验现象填写实验结论:,知识点,知识点,解析认真对比每组内的两个实验在条件控制上的不同,即可得出结论。,知识点,【针对训练1-1】 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 答案A 【针对训练1-2】 下列条件一定能使化学反应速率增大的是( ) 增加反应物 升高温度 缩小反应容器的体积 加入生成物 加入MnO2 A. B. C. D. 答案C,
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