溫度、催化劑對反應速率的影響-化學選修4同步優質系列教案

2020-12-12 化學高中

2.2.2溫度、催化劑對反應速率的影響

〖教學流程〗

生活中事例引出課題 → 實驗驗證得出溫度對速率的影響 → 科學探究加深理解 → 實驗驗證得出催化劑對速率的影響 → 科學探究 → 得出同一反應中不同催化劑的催化效果不同 → 教學評價。

（複習）濃度和壓強是如何影響化學反應速率的？並用活化分子活化能理論來解釋。

〖實驗2─3〗Na2S2O3 + H2SO4 ═ Na2SO4 + SO2 + S↓+ H2O

試劑種類及用量

5mL 0.1mol/L Na2S2O3

5mL 0.1mol/L H2SO4

5mL 0.1mol/L Na2S2O3

5mL 0.1mol/L H2SO4

實驗溫度

冷水

熱水

出現混濁時間

相對較長

相對較短

結 論

其他條件不變時，升高溫度，速率增大

〖板書〗（三）溫度對反應速率的影響：當其他條件相同（不變）時，升高溫度，可以增大化學反應速率。

1.解釋：溫度升高 → 分子能量增加 → 活化分子數增加 → 活化分子的百分數增大 → 有效碰撞次數增多 → 速率增大。

2.實驗測定，溫度每升高10℃，反應速率通常要增大到原來的2~4倍。

3.溫度對速率的影響與反應吸熱和放熱無關。

〖科學探究1〗

試劑種類及用量

0.1mol/L H2SO4 5mL、1mol/L KI 5mL、澱粉溶液

實驗溫度

冷水

熱水

試劑加入順序及理由

KI + 澱粉 + H2SO4溶液，避免生成的碘檢測不到

實驗現象

變藍色晚

變藍色早

結 論

其他條件不變時，升高溫度，速率增大

〖實驗2─4〗

試劑種類及用量

10 mL 10% H2O2

10 mL 10% H2O2、MnO2

實驗現象

餘燼木條沒有明顯變化

迅速產生大量氣泡，餘燼木條復燃

結 論

MnO2能加快H2O2的分解速率

〖板書〗（四）催化劑對反應速率的影響：當其他條件不變時，使用催化劑可以增大化學反應速率。

1.解釋：使用催化劑 → 降低反應所需的活化能 → 使部分原來能量低的分子直接變為活化分子 → 活化分子的百分數增大 → 有效碰撞次數增多 → 速率增大。

2.催化劑參與化學反應，但反應前後

催化劑的質量和化學性質不變，物理性質

可能變化。

3.催化劑不能改變反應，也不能使本來

不能發生的反應變為可能。

4.催化劑改變速率的效果最好，首選催化劑。

〖科學探究2〗

1.探究Fe3＋和Cu2＋對H2O2分解的催化效果不同

加入試劑

0.1mol/L FeCl3

0.1mol/L CuSO4

產生氣泡快慢

快

慢

結 論

Fe3＋、Cu2＋對H2O2的分解都有催化作用，但Fe3＋的催化作用強

①Fe3＋、Cu2＋和MnO2對H2O2的分解都有催化作用，但催化效果不同；

②上述實驗用CuCl2代替CuSO4比較好，避免Cl―、SO42―

幹擾。

2.探究Mn2＋是KMnO4和H2C2O4反應的催化劑

加入試劑

0.1mol/L KMnO4

0.1mol/L H2C2O4

0.1mol/L KMnO4 0.1mol/L H2C2O4

MnSO4固體

褪色時間

長

短

結 論

Mn2＋是KMnO4和H2C2O4反應的催化劑，可增大該反應速率

3.探究硫酸和唾液對澱粉水解的催化效果不同

反應物

硫酸溶液、澱粉溶液、碘水

唾液、澱粉溶液、碘水

反應現象

褪色快

褪色慢

結 論

硫酸和唾液對澱粉的水解都有催化作用，但硫酸的催化作用強

〖板書〗5.不同的催化劑對同一反應的催化效果可能不同。

（五）其他因素對反應速率的影響：光、磁場、超聲波、顆粒大小、溶劑性質等。

（教學評價）1.化學反應2A + B＝C在20℃時v(A) ═ a，其他條件不變時，溫度每升高10℃，速率變為原來的3倍，若溫度升高到50℃，則A的反應速率是多少？（27a）

2.以2SO2 + O2 2SO3為例，討論①加入O2（T、V不變）②分離出SO3 ③增大壓強④升高溫度⑤加入催化劑等對v（正）、v（逆）的影響。

〖答案〗外界條件對可逆反應中v（正）、v（逆）的影響

①加入O2，瞬間v（正）增大、v（逆）不變；隨後v（正）減小、v（逆）增大。

②分離出SO3，瞬間v（正）不變、v（逆）減小；隨後v（正）減小、v（逆）增大。

③增大壓強，v（正）、v（逆）同時增大。

④升高溫度，v（正）、v（逆）同時增大。

⑤加入催化劑，v（正）、v（逆）同時增大。

3.（2020·安陽模擬）利用催化劑可使NO和CO發生反應：2NO(g)＋2CO(g)

2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0。已知增大催化劑的比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在實驗設計表中。

實驗編號

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

T/℃

280

350

NO初始濃度/(mol·L－1)

1.2×10－3

1.2×10－3

CO初始濃度/(mol·L－1)

5.8×10－3

催化劑的比表面積/(m2·g－1)

82

124

82

（1）請填全表中的各空格。

（2）實驗Ⅰ中，NO的物質的量濃度(c)隨時間(t)的變化如圖所示。請在給出的坐標圖中畫出實驗Ⅱ、Ⅲ中NO的物質的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線，並標明各曲線的實驗編號。

答案：（1）

實驗編號

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

T/℃

280

NO初始濃度/(mol·L－1)

1.2×10－3

CO初始濃度/(mol·L－1)

5.8×10－3

5.8×10－3

（2）

【課堂小結】對於同一化學反應來說，條件不同，化學反應速率不同，學習時，應在理解活化分子的有效碰撞的基礎上重點掌握基本規律。

【作業設計】P24 2

【教學感悟】

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