高中化学 4.2 催化剂对过氧化氢分解反应速率素材3 苏教版选修6.doc

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1、DIS探究催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响日期：年月日实验者：成绩等第:【探究背景】催化剂是化学研究中的永恒课题。催化剂就像“点石成金”的魔术棒，能够增大化学反应速率。在化工生产中，接触法制硫酸、合成法制氨、氢化法制硬化油等，都使用了催化剂。在《化学反应原理》中我们学习了催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响，这是采用传统中学化学实验手段对此实验进行的定性研究。通常判断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O2的体积。但催化剂对过氧化氢分解反应过程究竟是如何影响的？该分解反应是什么规律？反应

2、速率曲线又是怎样的数学关系？这些都是传统中学化学实验手段难以回答的。基于对这些问题的思考，我们可以利用先进的DIS实验系统深入探究催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响，认识催化剂对化学反应的重要作用。【探究目的】1.探究不同催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响。2.熟悉DIS实验系统的使用，会使用压强传感器对反应容器中的气压进行实时测量，并绘制“P－t”图线进行分析。【探究原理】1.过氧化氢分解的影响因素过氧化氢（H2O2），俗称双氧水，它是一弱酸性的无色透明液体，相对密度1.4067（25℃），熔点－0.41℃。沸点150.2℃，溶于水、醇、醚，不溶于石油。

3、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；在酸性条件下比较稳定，一般商品的过氧化氢溶液里都加有酸作为稳定剂。另外，H2O2见光、遇热、遇到大多数金属氧化物、粗糙表面、重金属及其它杂质分解也会加速。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。在催化剂存在下，H2O2迅速分解：2H2O22H2O＋O2↑不含杂质的双氧水的分解速度一般较慢,每年损失率在1%之下。但是由于微量的可溶性杂质（甚至小于1ppm）就能使分解速度大大加

4、快,加速分解速度的杂质有：三价铁离子、二价铁离子、二价铜离子、一价铜离子、钒酸盐、铬酸盐、重铬酸盐、钨酸盐、溴化物等。除了某些金属如铜、铁、锰离子或金属屑有催化作用外，其它极细小的、有棱角的固体物质，以至容器器壁，纤维和胶体等固体表面，都具有加速双氧水分解的作用。在温度稍高时．高浓度的过氧化氢能使有机物质燃烧．与二氧化锰相互作用能引起爆炸，不利于运输。过氧化氢具有较强的氧化能力，为强氧化剂，腐蚀性很强，贮存双氧水容器的材质只能用纯铝（>99.6％）、不锈钢、玻璃、陶瓷和聚乙烯塑料等。过氧化氢既是氧化剂，也可以是还原剂。过氧化氢广泛应用于化学品合成、纸浆、纸

5、和纺织品的漂白（是一种优良的氧化漂白剂）、金属矿物质处理、环保、电子及军工等领域。2．DIS实验系统的应用采用先进的DIS实验系统，通过压强传感器实时测量过氧化氢分解反应放出氧气的气压，利用气压变化快慢与氧气放出速率大小成正相的关系，绘制在不同催化剂情况下的“P－t”曲线，外显出催化剂对过氧化氢分解反应的影响过程，揭示出该分解反应的变化规律。拟合是借助数学方法对反应规律的探索。拟合前要观察实验所获得的图线形状或数据点的排列情况，对图线或数据点的分布规律作出初步的判断（猜测），然后用拟合的手段加以验证。点击“图线分析”的“拟合”按钮，将弹出拟合菜单。点击菜单

6、中的某一选项，即可获得一条基于该选项的拟合图线及其图线方程。观察拟合图线与实际图线的吻合程度，可为推断该实验图线符合何种数学规律提供有力的佐证。【探究用品】朗威®DISLab6.0数据采集器、计算机、压强传感器、具支试管、橡胶管、单孔橡皮塞、20mL注射器、铁架台（带铁夹）、纸槽、天平、称量纸、药匙、10mL量筒、滴管、6%H2O2溶液、MnO2、CuO、1mol/LFeCl3溶液、6mol/LHCl、6mol/LNaOH压强传感器:用于测量气体压强，其读数为绝对压强值。使用时应保证被测气体与压强传感器前端的软管连接紧密。量程为0KPa～300KPa，分度

7、0.1KPa。请注意勿将该传感器直接用于测量液体压强，不能超量程使用。【探究方案】1.组装实验装置，用数据线连接计算机、数据采集器、压强传感器,如图1所示。图1实验装置图2.打开DISLabV6.0实验软件系统，点击“通用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示当前压强值。观察压强示数是否稳定，如果示数有所下降，则说明装置漏气。3.先用6％H2O2溶液作空白实验，监测体系氧气生成速率。用注射器抽取3mL6%H2O2溶液并插入单孔橡皮塞，塞紧橡皮塞。4.点击工具栏中“组合图线”图标，打开组合图线窗口。点击“采集控制”中“停止”按钮，设定采样频率为10。点击

8、“图线选择”中“添加”按钮，设定x轴、y轴分别为“时间”、“P”，