活性炭及甲酸催化过氧化氢氧化噻吩脱硫研究
过氧化氢的催化分解
过氧化氢分解氧气 成员：罗玉洁、何瑾、徐丽、胡艳、骆磊、申林 一、 实验目的 1、掌握实验室用双氧水制备氧气的原理、装置和操作。 2、了解影响双氧水制备氧气反应速率的因素。 3、能认识催化剂在化学反应中的作用及化学反应前后质量的变化。 二、 实验原理 过氧化氢不稳定，在常温下就能缓慢分解放出氧气。但速度较慢，不易察觉。在过氧化氢溶液中加入适量二氧化锰后，能立即有氧气迅速放出。在此反应中，二氧化锰是催化剂，能加速该反应的发生。 过氧化氢 水+氧气→ 二氧化锰 ↑+??→?2222O O H O H 2MnO 三、 实验药品与仪器 实验药品：5%、30%的双氧水、二氧化锰、氧化铜。 仪 器：注射器（20ml ）、锥形瓶、导管、软木塞、恒温水浴锅、 集气瓶、橡皮管、钥匙。 四、 实验步骤 1、实验室制备氧气 ①连接仪器，检查装置的气密性； ②在锥形瓶中加入少量二氧化锰粉末，旋紧软木塞，用注射器在双氧水瓶里吸取10ml 5%双氧水，将注水器里的双氧水按需要的量缓慢注入加入装有少量二氧化锰粉末的锥形瓶中； ③等气泡连续均匀冒出时，开始收集； ④等集气瓶中液面下降至瓶口，瓶外有气泡产生时，实验结束。并用带火星的木条进行检验。实验装置如下：
改进装置原因： （1）因锥形瓶中的二氧化锰不易收集。所以将锥形瓶换成试管，便于收集二氧化锰，好做称量，证明二氧化锰作为一种催化 剂时，在反应前后质量不变。 （2）用分液漏斗来控制反应的速率,收集装置采用向下排水法。 （3）通过改变浓度、温度、催化剂来探究对双氧水催化分解氧气速率的影响。 2、探究影响双氧水分解速率的因素 （1）浓度对反应的影响 分别将10ml 5%双氧水溶液与10ml 30%双氧水溶液与等量的MnO2混合于试管中，分别观察实验现象。 （2）温度对反应的影响 分别观察：室温下10ml 30%双氧水溶液，发生装置浸入80℃的水浴加热的10ml 30%双氧水的现象。 （3）催化剂对反应的影响 10mL5%双氧水溶液加入少许氧化铜作为催化剂，10 ml 5%双氧水溶液加入少许二氧化锰作为催化剂。且氧化铜与二氧化锰等量，分别观察实验现象。 五、注意事项 1、在做实验之前，必须检查装置的气密性。气密性检查：用止水夹 关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。 2、双氧水的浓度不能过大，并且不适宜加多过氧化锰，容易造成反 应太剧烈。 3、刚开始出现气泡时，混有空气，此时不易收集氧气，待气泡增多 时，再进行收集。 六、思考题 1、实验中分液漏斗的作用？ 2、二氧化锰在实验中的作用？ 3、与高锰酸钾相比，双氧水分解制取氧气有哪些优点？ 答：1、分液漏斗可以控制反应物的量，从而控制反应的速率。 2、二氧化锰在该反应中做催化剂，能改变反应的速率，而本身 在反应前后质量和化学性质不变，对于生成物的量是没有影响 的。 3、双氧水分解不需要加热，操作简单方便，且可以通过分液漏 斗控制反应物的量，从而控制反应的速率。
过氧化氢分解制氧气不同催化剂的探究
过氧化氢分解制氧气不同催化剂的探究 过氧化氢通常被保存在棕色瓶中以避开光照，原因是过氧化氢会自发地（缓慢地）分解成氧气和水。当有二氧化锰催化剂存在时，该分解过程大大加快。除二氧化锰外哪些物质还可以催化分解过氧化氢？ 【思考与设计】请你设计实验方案探究 1． 不同催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响 2． 同一催化剂存在下，过氧化氢的浓度对分解速率的影响。写出实验的各个步骤和应 注意的安全事项，写一份详细的实验计划。 请老师批准你的实验方案，按计划完成实验并记录实验现象和数据。 【实验材料】锥型瓶、分液漏斗、带刻度的玻璃量气管（或碱式滴定管）、玻璃三通、乳胶 头、导管、秒表、30%的过氧化氢、二氧化锰、0.2mol ·L -1 CuSO 4溶液、0.2mol ·L -1FeSO 4溶液、碘水、肥皂水（或洗发香波） 【实验案例】 1．不同催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响 ● 把30%过氧化氢稀释成2%、4%、6%过 氧化氢溶液。 ● 按图综2-2连接装置来测量氧气生成 的体积。 ● 把肥皂水装满玻璃三通，在锥型瓶中加 入催化剂，从分液漏斗向锥型瓶中加入20mL 过氧化氢溶液。 ● 用乳胶头来制造肥皂泡，用秒表测量生 成固定体积（例如20mL ）氧气所需要的时间，平均反应速率可以用单位时间内所产生的氧气体积来表示。认真观察实验现象并记录数据。 不同催化剂对同一浓度过氧化氢分解实验的对比表 编号 实 验 实验现象 时间 反应速率 1 20ml 4% 的双氧水＋0.1克二氧化锰 2 20ml 4% 的双氧水＋1mL 0.2mol ·L -1 CuSO 4溶液 3 20ml 4% 的双氧水＋1mL 0.2mol ·L -1 FeSO 4溶液 4 20ml 4% 的双氧水＋1mL 碘水 结论 图综2-2过氧化氢分解制氧气不同催化剂的探究
过氧化氢的催化分解
过氧化氢的催化分解 一、实验目的 1、了解不同催化剂对过氧化氢（H2O2）催化分解速率的影响。 2、认知能催化分解H2O2的不同催化剂。 二、实验原理 过氧化氢催化分解是一级反应：H2O2→H2O+1/2O2.。（凡是反应速度只与反应浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。）实验证明，过氧化氢的反应机理为一级反应.化学反应速度取决于反应物的浓度、温度、反应压力、催化剂、搅拌速度等许多因素。许多催化剂如Pt、Ag、Cr、MnO2、FeCl3、CuO、血液、铁丝、炭粉、土豆丝等都能加速H2O2分解。用土豆丝来催化分解H2O2溶液，说明生物体内不断产生的过氧化氢酶，可促使H2O2迅速分解，这种酶广泛存在于动植物组织中。 三、实验仪器与药品 仪器：试管（2个）、具支试管（1个）、锈铁丝、气球、土豆丝、 药品：H2O2溶液， 四、实验步骤 1，过氧化氢溶液的制备 用移液管吸取30℅H2O2溶液5ml，置于50ml容量瓶中，稀释至刻度线，摇匀定容，即得实验用的H2O2溶液。 2，酶催化作用的验证实验 取两只试管，在一支试管中放入切成细条状的土豆丝。分别向两支试管中注入3%的H2O2 5ml,注意观察现象（放入土豆丝的试管中迅速产生大量的气泡，泡沫很快充满试管；用玻璃棒桶开泡沫，）插入带火星的木条，则木条立即复燃，而另一支试管中无明显现象。 3，用抽动法做“催化剂对H2O2分解速度的影响”的实验 ①取一支具支试管，在具支试管中加入10ml浓度30%H2O2溶液，在支管上装上小气球，通过橡皮塞插入一根已生锈的绕成螺旋状的粗铁丝。 ②将螺旋状的锈铁丝向下插入H2O2溶液中是，注意观察现象的变化。（H2O2迅速分解，锈铁丝表面上，有大量气泡产生。气球鼓起；把铁丝向上拉，离开H2O2溶液，则反应不明显。） ③取下塞子，用带火星木条放在试管口，注意观察现象变化。（则木条立即复燃，说明有O2生成。） 五、注意事项 1、实验过程中注意安全 2、玻璃仪器轻拿轻放 六、思考题 1，催化剂对反应速度有何影响？ 2，常用催化剂有哪些？
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验创新设计
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验创新设计【摘要】利用割短的一支中试管装二氧化锰与一支小试管盛过氧化氢溶液，在不增加药品用量情况下，通过简单的共热、冷却、混合等连续操作，使实验的对比性增强，效果明显，说明了受热不能分解出氧气的二氧化锰具有使加热条件下才能缓慢放出氧气的过氧化氢在常温下就能剧烈放出氧气的能力。操作难度降低了，可以用于学生的探究活动。 【关键词】二氧化锰；催化作用；过氧化氢；分解；创新设计 1. 教材实验设计 “1.实验（1）在试管中加入5mL5﹪过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。 （2）向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察现象（如图2-15）。 （3）待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。待上述试管中又没有现象发生时，重复上述操作，观察现象。” 图2-15 过氧化氢分解实验示意图 “实验取三支试管，各加入少量5﹪的双氧水（H2O2），将一支试管置于室温下，将另一支试管在酒精灯火焰上加热，在第三支试管中加入少量二氧化锰粉末。用带火星的木条分别伸入三支试管内，观察并比较实验现象，分析得出相关的结论。” 2. 教材实验设计的不足 二氧化锰催化过氧化氢分解是一个剧烈的放热反应，能够使双氧水溶液产生沸腾现象，并有大量的水雾从试管中冒出来。人教版教科书实验不足是，过氧化氢溶液用量偏大，反应太剧烈；试管中先盛液体后放粉状固体，对学生来说操作难度大了一点，不太方便，学生容易把二氧化锰撒出试管外；对比性不太强，没有说明过氧化氢受热也能够缓慢放出氧气的性质，不能说明催化剂能够让化学反应在比较温和的温度下发生这一个特性。 仁爱版教材实验中，我们分别取5﹪、10﹪、20﹪、30﹪的双氧水溶液在酒精灯火焰上加热，可以看到有大量的小气泡产生，由于同时生成大量的水蒸气，即使加热到沸腾，我们也没有看到带火星木条复燃的现象，30﹪的双氧水溶液加热不小心还会产生暴沸现象，比较危险。加二氧化锰的操作与人教版实验不足相同，对学生操作不太方便。 3. 实验创新设计 实验准备：取20×200mm规格的试管先割短成20×120mm规格的试管（以下称呼中试管）待用；15×150mm规格的试管（以下称呼小试管）；试管与二氧化锰要烘干。
过氧化氢的催化分解
过氧化氢的催化分解 一、实验原理 过氧化氢水溶液在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但在含有催化剂I –的中性溶液中，其分解速率大大加快，反应式为：2H 2O 2 == 2H 2O + O 2(g) 反应机理为： H 2O 2 + I – → H 2O + IO – k 1 (慢) (1) H 2O 2 + IO – → H 2O + O 2(g) + I – k 2 (快) (2) 整个分解反应的速率由慢反应(1)决定，速率方程为： 22 -22H O 1H O I dc k c c dt -= 因反应(2)进行得很快且很完全，I –的浓度始终保持不变，故上式可写成： 22 22H O H O dc kc dt -= 式中，-1I k k c =，k 为表观反应速率常数。将上式积分得 0ln c kt c = 此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。将上式积分得： 01ln ln c t k c t +-= 式中c 0、c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t 时刻的浓度。 反应半衰期为： 1 12/1693.02ln k k t == 设H 2O 2完全分解时放出O 2的体积为V ∞，反应t 时放出O 2的体积为V ， 则c 0∝V ∞，c ∝(V ∞ – V )，故 ln V kt V V ∞∞=- ln -V V kt V ∞∞-= ln -+ln V V kt V ∞∞-=（） 以ln(V ∞ – V )对t 作图应得一直线，从直线斜率(– k )即可求得H 2O 2分解反应的速率常数。故实验需测定反应不同时刻O 2的体积V 及H 2O 2完全分解时O 2的体积V ∞。V ∞可用下法之一求出。 (a) 加热法 在测定若干个V 数据后，将H 2O 2溶液加热至50~60 ℃ 约15 min ，可以认为H 2O 2已分解完全，待冷却至室温后，记下量气管的读数，即为V ∞。
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定 分类：药学资料 标签： 化学 实验报告 过氧化氢 反应速率常数 教育 一、实验目的 （1）了解过氧化氢催化分解反应速率常数的测定方法。 （2）熟悉一级反应的特点，了解催化剂对反映速率的影响。 （3）掌握用图解计算法求反应速率常数。 二、实验用品 1、仪器 玻璃反应容器1个、水准瓶1个、50mL量气管1个、超级恒温槽1套、三通活塞1个、秒表1块、10mL量筒1个、5mL吸量管2支、胶管3m。 2、药品 质量分数为2%的H2O2溶液（新鲜配制）、0.1mol·L-1KI溶液。 三、实验原理与技术
过氧化氢很不稳定，在常温下的分解反应式为： H2O2→H2O+1/2O2（Ⅰ） 在KI作用下的分解反应机理为： H2O2+KI→KIO+ H2O （慢）（Ⅱ） KIO→KI+1/2O2 （快）（Ⅲ） （Ⅱ）式是H2O2分解的速控步骤，H2O2分解反应的反应速率方程为： －dc H2O2/d t=k′c H2O2·c KI （Ⅳ） 因为c KI近似不变，（Ⅳ）式可简化为： －dc H2O2/d t=k c H2O2 （Ⅴ） （其中k=k′c KI）。 H2O2的催化分解反应为一级反应，对（Ⅴ）式积分可得：ln（c/ c0）=－kt （Ⅵ） （其中c0为H2O2的初始浓度；c为反应至t时刻H2O2的浓度；k为H2O2的催化分解反应的速率常数）。 反应的半衰期为： t1/2= ln2/k=0.693/k （Ⅶ） 在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧气体积增长速率反映了H2O2的分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出的氧气的体积，间接地求出H2O2在相应时刻的浓度，这种方法称为物理法。 令ⅴ∞表示H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt表示反应至t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出：
探究实验设计之二氧化锰的催化作用
探究实验设计之二氧化锰的催化作用1．化学反应原理： 过氧化氢不稳定，在常温下就能缓慢分解放出氧气。但速度较慢，不易察觉。在过氧化氢溶液中加入适量二氧化锰后，能立即有氧气迅速放出。在此反应中，二氧化锰是催化剂，能加速该反应的发生。 https://www.360docs.net/doc/8f8236968.html,/ 2．实验仪器：试管、酒精灯、药匙（或纸槽）、木条等。 实验药品：5%的过氧化氢溶液、二氧化锰等。 3．探究方案： ⑴在试管中加入约5 mL 5%的过氧化氢溶液，将一根较长的带火星木条伸入试管内试验，木条不复燃，证明无氧气放出。（准确地说，是放出氧气速度慢。）如图7-1。 ⑵将上述过氧化氢溶液在酒精灯上微加热一会，再用带火星的木条试验，木条复燃。说明加热可加速过氧化氢的分解，同时也说明，过氧化氢本身可以分解，以此说明催化剂不能改变反应的方向。如图7-2。 ⑶另取一支试管，在其中加入约 5 mL 5%的过氧化氢溶液，用带火星的木条试验不复燃后，立即加入少量的二氧化锰粉末。再用带火星的木条试验，木条复燃。证明二氧化能加速过氧化氢的分解速率。如图7-3。
4．探究评价： 该实验先由常温下过氧化氢溶液不能使带火星木条复燃，说明常温下过氧化氢溶液不能放出氧气（准确地说，是放出氧气速率低，不足以使带火星的木条复燃。）再由加热过氧化氢溶液，使带火星木条复燃，说明过氧化氢本身能放出氧气。为讲清催化剂的作用，此实验不能忽视。再从常温下加二氧化锰，有氧气快速放出说明二氧化锰能加速该反应。是该反应的催化剂。 使该实验也存在某些缺点，一是需要的时间比较长，二是没能检测反应后二氧化锰的质量和化学性质不变。 5．资源开发： ⑴在带凸起的双叉试管中，一边加入约1 g的二氧化锰，试管口稍倾斜向上固定在铁架台上，小心加入5 mL 5%的过氧化氢溶液。如图7-4所示。 先用带火星的木条试验，木条不复燃，证明无氧气放出。小心扭动又叉试管，使过氧化氢溶液倾入另一管中，再用带火星木条试验，木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰。证明有氧气放出。 此实验有明显的反应现象，时间短，用于演示实验效果很好。 ⑵该反应还可以用二氧化锰催化氯酸钾分解代替。也可以用双叉试管实验。
过氧化氢的分解
实验 过氧化氢的分解 一、 实验目的 1．测定H 2O 2分解反应的速率系数和半衰期。 2．熟悉一级反应的特点，了解温度和催化剂等因素对一级反应的影响。 3．学会用图解法求一级反应的速率系数。 二、 实验原理 过氧化氢是很不稳定的化合物，在没有催化剂作用时也能分解，但分解速度很慢。但加入催化剂时能促使H 2O 2较快分解，分解反应按下式进行： H 2O 2→H 2O+ 2 1O 2 (1) 在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为： H 2O 2+KI →KIO+ H 2O （慢） (2) KIO →KI+ 2 1O 2 （快） (3) KI 与H 2O 2生成了中间产物KIO ，改变了反应的机理，使反应的活化能降低，反应加快。反应（2）较（3）慢得多，成为H 2O 2分解的控制步骤。 H 2O 2分解反应速率表示为： r = dt dc ) O H (22 反应速率方程为： dt dc ) O H (22=k ’c(H 2O 2)c(KI) (4) KI 在反应中不断再生，其浓度近似不变，这样（4）式可简化为： dt dc ) O H (22=kc(H 2O 2) (5) 其中，k=k ’c (KI)，k 与催化剂浓度成正比。 由（5）式看出H 2O 2催化分解为一级反应，积分（5）式得：ln 0 c c = - kt （6） 式中：c 0——H 2O 2的初始浓度；c ——t 时刻H 2O 2的浓度。 一级反应半衰期t 2 1为： t 2 1= k 2ln = k 693.0 (7) 可见一级反应的半衰期与起始浓度无关，与反应速率系数成反比。本实验通过测定H 2O 2 分解时放出O 2的体积来求反应速率系数k 。从H 2O 2=== H 2O+ 2 1O 2中可看出在一定温度、一定 压力下反应所产生O 2的体积V 与消耗掉的H 2O 2浓度成正比，完全分解时放出O 2的体积V ∞与H 2O 2溶液初始浓度c 0成正比，其比例常数为定值，则c 0∝V ∞、c 0∝(V ∞-V)
二氧化锰的催化作用拓展
二氧化锰的催化作用拓展 1．化学反应原理： 过氧化氢不稳定，在常温下就能缓慢分解放出氧气。但速度较慢，不易察觉。在过氧化氢溶液中加入适量二氧化锰后，能立即有氧气迅速放出。在此反应中，二氧化锰是催化剂，能加速该反应的发生。 2．实验仪器：试管、酒精灯、药匙（或纸槽）、木条等。 实验药品：5%的过氧化氢溶液、二氧化锰等。 3．探究方案： ⑴在试管中加入约5 mL 5%的过氧化氢溶液，将一根较长的带火星木条伸入试管内试验，木条不复燃，证明无氧气放出。（准确地说，是放出氧气速度慢。）如图7-1。 ⑵将上述过氧化氢溶液在酒精灯上微加热一会，再用带火星的木条试验，木条复燃。说明加热可加速过氧化氢的分解，同时也说明，过氧化氢本身可以分解，以此说明催化剂不能改变反应的方向。如图7-2。 ⑶另取一支试管，在其中加入约5 mL 5%的过氧化氢溶液，用带火星的木条试验不复燃后，立即加入少量的二氧化锰粉末。再用带火星的木条试验，木条复燃。证明二氧化能加速过氧化氢的分解速率。如图7-3。 4．探究评价：
该实验先由常温下过氧化氢溶液不能使带火星木条复燃，说明常温下过氧化氢溶液不能放出氧气（准确地说，是放出氧气速率低，不足以使带火星的木条复燃。）再由加热过氧化氢溶液，使带火星木条复燃，说明过氧化氢本身能放出氧气。为讲清催化剂的作用，此实验不能忽视。再从常温下加二氧化锰，有氧气快速放出说明二氧化锰能加速该反应。是该反应的催化剂。 使该实验也存在某些缺点，一是需要的时间比较长，二是没能检测反应后二氧化锰的质量和化学性质不变。 5．资源开发： ⑴在带凸起的双叉试管中，一边加入约1 g的二氧化锰，试管口稍倾斜向上固定在铁架台上，小心加入5 mL 5%的过氧化氢溶液。如图7-4所示。 先用带火星的木条试验，木条不复燃，证明无氧气放出。小心扭动又叉试管，使过氧化氢溶液倾入另一管中，再用带火星木条试验，木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰。证明有氧气放出。 此实验有明显的反应现象，时间短，用于演示实验效果很好。 ⑵该反应还可以用二氧化锰催化氯酸钾分解代替。也可以用双叉试管实验。 在双叉试管两边各放入1 g左右的二氧化锰和3 g左右的氯酸钾，固定在铁架台上，用带火星的木条试验。木条不复燃。再分别用两只酒精灯分别在两边加热至氯酸钾熔化，用带火星的木条试验，木条不复燃。如图7-5。 移开酒精灯停止加热，并小心将又叉管倾斜，使二氧化锰倾入氯酸钾中，再用带火星木条试验。木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰。证明有氧气迅速放出。 6．创新思维： 在实验室制取氧气的实验中，二氧化锰并不是唯一的催化剂。笔者亲自实验过几种不同物质对氯酸钾和过氧化氢溶液的催化效果，又从资料中查阅到，有人也曾做过类似实验，发现有很多物质对过氧化氢和氯酸钾分解都具有催化作用，甚至有的表现出比二氧化锰更好的催化效果。这些物质包括：TiO2、V2O5、Cr2O3、MoO3、P2O5、MnSO4、NaHSO4、Na2S2O4、Ca2P2O7、CuO、Fe2O3、PbO2、ZnO、Al2O3、Al2(SO4)3、CaCl2、KCl、NaCl、CaO、SiO2、碱石灰、细砂子、粉笔灰、碎瓷粉、砖瓦粉、玻璃粉、粘土、石灰石等。其中Fe2O3、CuO、PbO2等的实际效果，从表面上看，比MnO2的催化效果还要更好些。因此实验若无二氧化锰时，完全可以用以上易得的物质做催化剂。
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验创新设计
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验创新设计 贵州省雷山县第三中学【557199】潘国荣 【摘要】利用割短的一支中试管装二氧化锰与一支小试管盛过氧化氢溶液，在不增加药品用量情况下，通过简单的共热、冷却、混合等连续操作，使实验的对比性增强，效果明显，说明了受热不能分解出氧气的二氧化锰具有使加热条件下才能缓慢放出氧气的过氧化氢在常温下就能剧烈放出氧气的能力。操作难度降低了，可以用于学生的探究活动。 【关键词】二氧化锰；催化作用；过氧化氢；分解；创新设计 催化剂与催化作用是初中化学的重要知识，现行义务教育化学教科书的实验设计中已经有使用二氧化锰催化过氧化氢分解代替二氧化锰催化氯酸钾分解的大趋势。各种版本的设计略有不同，但都还存在一定的不足。 1. 教材实验设计 二氧化锰对过氧化氢分解的催化作用，现在的不同初中化学教科书设计时有所区别。2012年人教版初中化学教科书【1】是这样设计的： “1.实验（1）在试管中加入5mL5﹪过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。 （2）向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察现象（如图2-15）。 （3）待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。待上述试管中又没有现象发生时，重复上述操作，观察现象。” 图2-15 过氧化氢分解实验示意图 2012年仁爱版初中化学教科书【2】是这样设计的： “实验取三支试管，各加入少量5﹪的双氧水（H2O2），将一支试管置于室温下，将另一支试管在酒精灯火焰上加热，在第三支试管中加入少量二氧化锰粉末。用带火星的木条分别伸入三支试管内，观察并比较实验现象，分析得出相关的结论。” 2. 教材实验设计的不足 二氧化锰催化过氧化氢分解是一个剧烈的放热反应，能够使双氧水溶液产生沸腾现象，并有大量的水雾从试管中冒出来。人教版教科书实验不足是，过氧化氢溶液用量偏大，反应太剧烈；试管中先盛液体后放粉状固体，对学生来说操作难度大了一点，不太方便，学生容易把二氧化锰撒出试管外；对比性不太强，没有说明过氧化氢受热也能够缓慢放出氧气的性质，不能说明催化剂能够让化学反
高二实验化学专题课题模块练习及答案解析2：催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响
课题2催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响 1.完成下列各题空格 ⑴分子或离子间的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，能够发生有效碰撞的分子叫做。活化分子具有的能量，因此活化分子所占分数的大小决定的快慢。活化分子的平均能量与所有分子的平均能量的差称为。 ⑵催化剂能使反应的活化能(如图Ea、Ea’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，活化分子所占分数增大，可以成千上万倍地加快反应速率。催化剂能增大化学反应速率，但是它改变反应进行的方向，也使那些不可能发生的化学反应得以发生。 ⑶影响过氧化氢分解的因素有溶液的、光、热及遇到大多数。 ⑷分解反应的化学方程式为。 ⑸催化剂对化学反应速率的影响 一般选用MnO2作催化剂，其以及均会影响H2O2分解的速率。通过观察比较H2O2溶液中的快慢程度，或测定H2O2分解放出的O2的体积判断H2O2分解速率的大小。 ⑹保存H2O2溶液时要注意:从安全角度考虑，易分解产生气体的试剂不宜放在密封的中，双氧水通常盛放在干净的中。 2.下列关于催化剂的说法，正确的是() A.催化剂能使不起反应的物质发生反应 B.催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变 C.催化剂不能改变化学反应速率 D.任何化学反应都需要催化剂 3.能够增加反应物分子中活化分子百分数的是() A.升高温度 B.减小压强 C.增大压强 D.增大浓度 4.亚氯酸盐(如NaClO2)可用作漂白剂，在常温下不见光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分解：5HClO2===4ClO2↑＋H＋＋Cl－＋2H2O。分解时，刚加入硫酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量ClO，这是因为()
一级反应 过氧化氢分解反应速率测定
过氧化氢催化分解反应速率常数的测定 一、实验目的 （1）了解过氧化氢催化分解反应速率常数的测定方法。 （2）熟悉一级反应的特点，了解催化剂对反映速率的影响。 （3）掌握用图解计算法求反应速率常数。 二、实验用品 1、仪器 玻璃反应容器1个、水准瓶1个、50mL量气管1个、超级恒温槽1套、三通活塞1个、秒表1块、10mL量筒1个、5mL吸量管2支、胶管3m。 2、药品 质量分数为2%的H2O2溶液（新鲜配制）、0.1mol·L-1KI溶液。 三、实验原理与技术 过氧化氢很不稳定，在常温下的分解反应式为： H2O2→H2O+1/2O2（Ⅰ） 在KI作用下的分解反应机理为： H2O2+KI→KIO+ H2O （慢）（Ⅱ） KIO→KI+1/2O2（快）（Ⅲ） （Ⅱ）式是H2O2分解的速控步骤，H2O2分解反应的反应速率方程为： －dcH2O2/d t=k′cH2O2·cKI（Ⅳ） 因为cKI近似不变，（Ⅳ）式可简化为： －dcH2O2/d t=k cH2O2 （Ⅴ） （其中k=k′cKI）。
H2O2的催化分解反应为一级反应，对（Ⅴ）式积分可得：ln（c/ c0）=－kt （Ⅵ） （其中c0为H2O2的初始浓度；c为反应至t时刻H2O2的浓度；k为H2O2的催化分解反应的速率常数）。 反应的半衰期为： t1/2= ln2/k=0.693/k （Ⅶ） 在等温等压条件下，在H2O2的分解反应中，氧气体积增长速率反映了H2O2的分解速率，本实验就是通过测定不同时刻放出的氧气的体积，间接地求出H2O2在相应时刻的浓度，这种方法称为物理法。 令ⅴ∞表示H2O2全部分解放出的O2的体积；ⅴt表示反应至t时刻放出的O2的体积；则由（Ⅰ）式可看出： 定温定压下反应产生的O2的体积ⅴt与被消耗的H2O2的浓度成正比，而 ⅴ∞则与H2O2的初始浓度成正比，且两者比例系数为定值，则：c。∝ⅴ∞；c∝（ⅴ∞-ⅴt）。 代入（Ⅵ）式可得：ln[（ⅴ∞-ⅴt）/ⅴ∞]=－kt （Ⅷ） →ln（ⅴ∞-ⅴt）=－kt＋lnⅴ∞（Ⅸ） （其中ⅴ∞可以通过外推法或加热法求得）。 四、实验步骤 （1）组装仪器（实验室工作人员已经装好）。 （2）先用量筒量10mL蒸馏水和用吸量管吸取5mL 0.1mol·L-1KI溶液注入反应器的一室；再用另一支吸量管吸取5mL质量分数为2%的H2O2溶液于另一室。（注：此过程中各室的溶液都不能滴漏于另一边）。接着，盖好瓶塞，查漏。方法如下： 水准瓶装入一定量蒸馏水，旋转三同活塞，使体系与外界相通；高举水准瓶，使量气管的水平面达到0.00mL（即ⅴ０）刻度处，然后再旋转三通活塞，使体系与外界隔绝，水准瓶放回实验台面。2min内保持不变，则表示不漏气；否则，要找出原因，排除它。 （3）倾斜反应器，使KI溶液流入H2O2溶液中，立即开启秒表，混合溶液两室中反复转移3－4次，最后全部停留在一室，平稳且力度适中地摇匀。（注：反应器必须与量气管相通）
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计 催化剂与催化作用是初中化学的重要知识，现行义务教育化学教科书的实验设计中已经有使用二氧化锰催化过氧化氢分解代替二氧化锰催化氯酸钾分解的大趋势。各种版本的设计略有不同，但都存在一定的不足。 一、教材实验设计 二氧化锰对过氧化氢分解的催化作用，现在不同版本的初中化学教科书设计时有所区别。2012年人教版初中化学教科书[1]是这样设计的（如图1所示）：在试管中加入5 mL5﹪过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。 向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察现象。 待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。待上述试管中又没有现象发生时，重复上述操作，观察现象。 2012年仁爱版初中化学教科书[2]是这样设计的： 取三支试管，各加入少量5%的过氧化氢（H2O2）溶液，将一支试管置于室温下，将另一支试管在酒精灯火焰上加热，在第三支试管中加入少量二氧化锰粉末。用带火星的木条分别伸入三支试管内，观察并比较实验现象，分析得出相关的结论。 二、教材实验设计的不足 二氧化锰催化过氧化氢分解是一个剧烈的放热反应，能够使过氧化氢溶液产生沸腾现象，并有大量的水雾从试管中冒出来。人教版教科书实验设计的不足是，过氧化氢溶液用量偏大，反应太剧烈；试管中先盛液体后放粉状固体，对学生来说操作难度大了一点，不太方便，学生容易把二氧化锰撒出试管外；对比性不太强，没有说明过氧化氢受热也能够缓慢放出氧气的性质，不能说明催化剂能够让化学反应在比较温和的温度下发生这一特性。 仁爱版教材实验中，分别取5%，10%，20%，30%的过氧化氢溶液在酒精灯火焰上加热，可以看到有大量的小气泡产生。由于同时生成大量的水蒸气，即使加热到沸腾，我们也没有看到带火星木条复燃的现象，30%的过氧化氢溶液加热不小心还会产生暴沸现象，比较危险。加二氧化锰的操作与人教版实验的不足相同，学生操作不太方便。 三、实验创新设计 1.实验准备 取20 mm×200 mm规格的试管先割短成20 mm×120 mm规格的试管（以下
二氧化锰的催化作用
例如：二氧化锰在过氧化氢分解制氧气的过程中的作用探究实验教学过程：(1)探究问题：二氧化锰在在双氧水分解制氧气的过程中有什么作用？(2)提出假设:二氧化锰可以加快分解制氧气的速率，作为这个反应的催化剂。(3)探究实验步骤:步骤一⑴在试管中加入约 5 mL 5%的过氧化氢溶液，将一根较长的带火星木条伸入试管内试验，木条不复燃，证明无氧气放出。如图 （2）另取一支试管，在其中加入约5 mL 5%的过氧化氢溶液，用带火星的木条试验不复燃后，立即加入一定质量的二氧化锰粉末（实验前先称量好二氧化锰的质量）。再用带火星的木条试验，木条复燃。证明二氧化锰能加速过氧化氢的分解速率。如图 步骤二过滤出上试管内的二氧化锰，称量其质量，发现和试验前的质量相同，说明二氧化锰在反应过程中质量不变。 步骤三再取适量的双氧水，加入上述实验中过滤出的二氧化锰，再用带火星的木条试验，木条复燃。二氧化锰可以多次重复使用，证明二氧化锰的化学性质在反应前后不变。
(4)实验结论:二氧化锰在双氧水分解制氧气的过程中可以加快反应速率，前后质量和化学性质不变，作为这个反应的催化剂。 (5)实验反思和心得 做完上述实验后有个学生提出：放出的氧气是否为二氧化锰加热时放出？这时再补充个实验：单独加热二氧化锰，用带火星的木条试验木条不复燃说明并没有氧气放出，很好的解决了学生的疑问。 先用带火星的木条试验，木条不复燃，证明无氧气放出。再拿一试管，使过氧化氢溶液倾入管中，加入二氧化锰，再用带火星木条试验，木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰，证明有氧气放出。学生设计的对比实验方案可行，成功的探究了二氧化锰的催化作用。此实验有明显的反应现象，时间短，用于探究实验效果很好，在教师的指导和帮助下，学生第一次进行了简单的探究实验，体验到了探究的乐趣。
实验2 过氧化氢分解反应动力学-不标定浓度
实验二 过氧化氢分解反应动力学 一、实验目的： 1．熟悉一级反应特点，了解反应物浓度、温度、催化剂等因素对一级反应速度的影响。 2．用静态法测定H 2O 2分解反应的速度常数和半衰期。 3．掌握量气技术，学会用图解计算法求出一级反应的速度常数。 二、实验原理： 凡是反应速度只与反应浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。实验证明，过氧化氢的反应机理为一级反应。 化学反应速度取决于反应物的浓度、温度、反应压力、催化剂、搅拌速度等许多因素。 过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。许多催化剂如Pt 、Ag 、MnO 2、FeCl 3、碘化物等都能加速H 2O 2分解。 过氧化氢分解反应的化学计量式如下： H 2O 2(l) = H 2O(l) + 1/2O 2(g) 若以KI 为催化剂，在KI 作用下催化分解步骤为： KI(l) + H 2O 2(l) = KIO + H 2O(l) （慢） KIO = KI(l) + 1/2O 2(g) 由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。因而可以假定其反应的速率方程式为： -dc A /dt =k ’c KI c A 式中，c A 为反应系统中反应到t 时刻H 2O 2浓度，因KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为 - dc A /dt = kc A （2.1） 式中k=k ’c KI , 将上式分离变量积分： 当 t=0 时， C A =C 0 ； t=t 时， C A =C t ； 定积分式为： ? ?=-t C C t A A k d t c dc 00 （2.2）
积分结果： 0ln ln c kt c t +-= （2.3） 式是t c t ~ln 的直线方程。反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中H 2O 2的浓度c t ，取得若干组c t 、t 的数据后，以lnc t 对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k 。 在H 2O 2催化分解过程中t 时刻H 2O 2的浓度可通过测量相应的时间内分解放出的氧气的体积得出。放出的氧气的体积与分解了的H 2O 2的量成正比，其比例系数为定值。令V f 表示H 2O 2全部分解放出的氧气的体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻分解放出的氧气体积，则： f O H O O H V RTV P V n c ?= = 2 2 002222 ; ()t f O H O O H t t t V V RTV P V n n c c c -?=-= -=2 2' 0'02222 c o ∝V f ， c t ∝ （V f －V t ） 将上述关系代入（14.3）式，得： ln （V f －V t ）= - kt + ln V f (2.4) 如果以ln （V f －V t ）对t 作图得一直线，即验证是一级反应；由直线斜率m 可求出速率常数k ，m = - k 。 (2.4)为ln （V f －V t ）～ t 的直线方程，式中V f 为H 2O 2全部分解放出的氧气体积，反应温度及KI 浓度一定时，它不随时间改变。实验过程中只需要测定反应进行的不同时刻t 时H 2O 2分解放出的氧气体积V t (若干个数据)和反应终了时H 2O 2全部分解放出的氧气体积V f （一个数据），以ln （V f －V t ）对t 作图得一直线，直线斜率为－k ，用作图法可求出反应速率常数k 。 V f 可采用下面两种方法来求得： （a ）外推法：以1/t 为横坐标，对V t 作图，将直线外推至1/t =0，其截距即V f 。 （b ）加热法：在测定若干个V t 数据后，将H 2O 2加热至50—60℃约15分钟，可认为H 2O 2已基本分解完毕，待溶液冷却到实验温度时，读出量气管读数即为V f ，同学们可自择二者之一，与滴定结果作对照。 当02 1 c c t =时，t 可用t 1/2表示，即为反应的半衰期. 由（2.3）式变换得：
08海淀1模实验室用过氧化氢溶液在二氧化锰催化下制
计算 1. 【08海淀1模】实验室用过氧化氢溶液在二氧化锰催化下制取氧气，现已制得氧气64g ，则消耗过 氧化氢的质量为多少？ 【答案】解：设消耗过氧化氢的质量为x 。 2H 2O 2 二氧化锰 2H 2O+ O 2↑ 68 32 x 64 g 6832= x 64g ，6864g x =32 解得x = 136 g 答：过氧化氢质量为136 g 。 2. 【08西城1模】我国科学家研制出具有自主知识产权的国产芯片“龙芯一号”和“龙芯二号”，其 芯片的核心部件是以高纯硅单质（Si ）为原料制成的。用化学方法制备高纯硅的化学反应方程式 是：X + 2H 2 高温 Si + 4HCl （1）推断X 的化学式为______________。 （2）计算要获得56 g 硅单质（Si ），至少需要氢气多少克？ 【答案】（1）SiCl 4； （2）解：设至少需要氢气的质量为x 。 SiCl 4 + 2H 2 高温 Si + 4HCl 4 28 x 56 g 4∶x ＝ 28∶56 g x = 8 g 答：至少需要氢气的质量是8 g 。 3. 【08朝阳1模】北京奥运会的奥运村充分利用了可再生能源，取得了非常好的节能减排效果。据测 算，奥运会期间，为赛事服务的可再生能源利用设备系统，从太阳能和再生水中获取789万千瓦 时的能量，按燃煤发电计算，可节约3077t 标准煤，假设燃煤完全燃烧，请计算相当于大约减排 二氧化碳多少吨？ 【答案】解：设：二氧化碳的质量为x C + O 2点燃CO 2 12 44
3077t x 12 44 3077t x x = 11282.3t 答：相当于大约减排二氧化碳11282.3t。 4.【08通州2模】右图所示为某同学用稀盐酸测定一未知浓度的氢氧化 钠溶液的实验，当恰好完全反应时他消耗稀盐酸的质量为5g。 请你计算该溶液中含有氢氧化钠的质量是多少？ 【答案】解：设含有氢氧化钠的质量为x NaOH + HCl = NaCl + H2O 40 36.5 x5g?7.3% 4036.5 = x5g7.3% ? ，x=0.4g 答：略。 5.【08房山2模】镁条在空气中易被氧化，有一根在空气中放置一段时间的镁条样品，其质量为2.56g， 把该样品与足量的稀硫酸反应得到氢气0.18g。请计算： （1）样品中未被氧化的镁的质量是多少？ （2）该镁条未被氧化时的质量是多少？ 【答案】（1）解：设样品未被氧化的镁的质量为X Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ 24 2 X 0.18g 24:2 = X:0.18g X = 2.16g （2）解：样品MgO的质量= 2.56g – 2.16g = 0.40g 样品被氧化前的质量： 24 2.16g+0.40g100%=2.40g 24+16 ?? 答: 略 6.【08丰台2模】在2008年北京奥运会主游泳馆“水立方”的建设中，外墙体将大量采用新型塑料膜 材料ETFE[ ETFE的化学名称为：聚氟乙烯，化学式为：(C2H2F2)n ]，这种材料美观、耐用，且无须清理维护，可以使用15至20年。
实验14--过氧化氢催化分解反应速率常数的测定
第次课 4 学时
实验14 过氧化氢催化分解反应速率常数的测定 一、实验目的 1. 测定过氧化氢催化分解反应速率常数； 2. 掌握通过测量反应系统的体积跟踪反应系统浓度从而研究反应速率的方法。 二、实验原理 过氧化氢在没有催化剂存在时，分解反应进行的很慢。加入催化剂能够提高分解速率。过氧化氢分解反应的化学计量式如下： H 2O 2(l) = H 2O(l) + 1/2O 2(g) 若以KI 为催化剂，在KI 作用下催化分解步骤为： KI(l) + H 2O 2(l) = KIO + H 2O(l) （慢） KIO = KI(l) + 1/2O 2(g) 由于第一步的速率比第二步慢得多，所以，第一步为反应的控制步骤。因而可以假定其反应的速率方程式为： -dc A /dt =k ’c KI c A 式中，c A 为反应系统中反应到t 时刻H 2O 2浓度，因KI 在反应过程中浓度不变，故上式可简化为 - d I c A /dt = k I c A （14.1） 式中k=k ’c KI , 将上式分离变量积分： 当 t=0 时， C A =C 0 ； t=t 时， C A =C t; 定积分式为： ??=-A A C C t A A kdt c dc 0 0 （14.2） 积分结果： 0ln ln c kt c t +-= （14.3） 式是t c t ~ln 的直线方程。反应进行过程中，测定不同时刻 t 时反应系统中氧气的浓度c t ，取得若干组c t 、t 的数据后，以lnc t 对t 作图，得一直线，表明该反应为一级反应（准一级反应），直线斜率为-k 。 物理化学的研究方法是采用物理的方法测定反应系统某组分的浓度，所谓物理的方法是利用反应系统某组分或各组分的某些物理性质（如体积、压力、电动势、折光率、
物理化学 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数
实验 量气法测定过氧化氢催化分解反应速率常数 一、实验目的 1. 学习使用量气法研究过氧化氢的分解反应 2. 了解一级反应的特点，掌握用图解计算法求反应速率常数。 二、实验原理 H 2O 2在室温下，没有催化剂存在时，分解反应进行得很慢，但加入催化剂（如Pt 、Ag 、MnO 2、碘化物）时能促使其较快分解，分解反应按下式进行： H 2O 2H 2O + 1 2O 2→ (C2-1) 在催化剂KI 作用下，H 2O 2分解反应的机理为： H 2O 2H 2O ++KI KIO （慢）→ (C2-2) K IO K I + 1 2 O 2（快）→ (C2-3) 整个分解反应的速度由慢反应(C2-2)决定： 22222 2O H KI O H O H c c k dt dc =- (C2-4) 式中c 表示各物质的浓度(mol ?L -1)，t 为反应时间(s )，2 2O H k 为反应速率常数，它的大小仅决定 于温度。 在反应中作为催化剂的KI 的浓度保持不变，令KI O H 12 2c k k ?=，则 222 2O H 1O H c k dt dc =- (C2-5) 式中k 1为表观反应速率常数。此式表明，反应速率与H 2O 2浓度的一次方成正比，故称为一级反应。将上式积分得： 1ln ln c t k c t +-= (C2-5) 式中c 0、c t 分别为反应物过氧化氢在起始时刻和t 时刻的浓度。反应半衰期为： 1 1 2/1693.02ln k k t == (C2-6) 由反应方程式可知，在常温下，H 2O 2分解的反应速度与氧气析出的速度成正比。析出的氧气体积可由量气管测量。令V ∞表示H 2O 2全部分解所放出的O 2体积，V t 表示H 2O 2在t 时刻放出的O 2体积，则)(t t V V c -∝∞。将该关系式带入(C2-5)，得到 ∞ ∞+-=-V t k V V t ln )ln(1 (C2-7)
过氧化氢的催化分解电子版本
过氧化氢的催化分解
过氧化氢分解氧气 成员：罗玉洁、何瑾、徐丽、胡艳、骆磊、申林 一、实验目的 1、掌握实验室用双氧水制备氧气的原理、装置和操作。 2、了解影响双氧水制备氧气反应速率的因素。 3、能认识催化剂在化学反应中的作用及化学反应前后质量的变化。 二、实验原理 过氧化氢不稳定，在常温下就能缓慢分解放出氧气。但速度较慢，不易察觉。在过氧化氢溶液中加入适量二氧化锰后，能立即有氧气迅速放出。在此反应中，二氧化锰是催化剂，能加速该反应的发生。 二氧化锰 过氧化氢T 水+氧气 出。2 MnO 2 H2O O2 三、实验药品与仪器 实验药品：5% 30%勺双氧水、二氧化锰、氧化铜。 仪器：注射器（20ml）、锥形瓶、导管、软木塞、恒温水浴锅、集气瓶、橡皮管、钥匙。 四、实验步骤 1、实验室制备氧气 ①连接仪器，检查装置的气密性； ②在锥形瓶中加入少量二氧化锰粉末，旋紧软木塞，用注射器在双氧水瓶 里吸取10ml 5%双氧水，将注水器里的双氧水按需要的量缓慢注入加入装有少量二氧化锰粉末的锥形瓶中； ③等气泡连续均匀冒出时，开始收集； ④等集气瓶中液面下降至瓶口，瓶外有气泡产生时，实验结束。并用带火 星的木条进行检验。实验装置如下：
改进装置原因： （1）因锥形瓶中的二氧化锰不易收集。所以将锥形瓶换成试管，便于收集二氧化锰，好做称量，证明二氧化锰作为一种催化剂时， 在反应前后质量不变。 （2）用分液漏斗来控制反应的速率，收集装置采用向下排水法。 （3）通过改变浓度、温度、催化剂来探究对双氧水催化分解氧气速率的影响。 2、探究影响双氧水分解速率的因素 （1）浓度对反应的影响 分别将10ml 5%双氧水溶液与10ml 30%双氧水溶液与等量的MnO 混合于试管中，分别观察实验现象。 （2）温度对反应的影响 分别观察：室温下10ml 30%双氧水溶液，发生装置浸入80C 的水 浴加热的10ml 30%双氧水的现象。 （3）催化剂对反应的影响 10mL5%双氧水溶液加入少许氧化铜作为催化剂，10 ml 5%双氧水溶液加入少许二氧化锰作为催化剂。且氧化铜与二氧化锰等量，分别观察实验现象。 五、注意事项 1、在做实验之前，必须检查装置的气密性。气密性检查：用止水夹关 闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下 降， 就说明气密性良好。 2、双氧水的浓度不能过大，并且不适宜加多过氧化锰，容易造成反应太剧 烈。