探究催化剂对化学反应速率的影响--双氧水分解学习任务单 --2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

探究催化剂对化学反应速率的影响——双氧水分解 任 务 单 小组：________ 姓名：________、________ 日期：________ 一、任务目标 1.明确催化剂的概念及基本特性，掌握通过观察反应现象（如气泡产生速率）比较化学反应速率的方法。 2.以过氧化氢（双氧水）分解反应为研究对象，探究二氧化锰、硫酸铜溶液、氧化铁等不同物质对反应速率的影响，判断哪些物质可作为该反应的催化剂。 3.通过对比实验验证催化剂“能改变反应速率且反应前后质量和化学性质不变”的特性，提升实验设计、操作及数据分析能力。 4.规范实验操作，增强实验安全意识，培养严谨的科学态度和小组合作探究的能力。 二、实验器材与试剂 实验器材：试管（10mL，5支）、试管架、药匙、托盘天平（含砝码）、烧杯（50mL，2个）、漏斗、滤纸、玻璃棒、量筒（10mL）、胶头滴管、酒精灯、火柴、试管夹、秒表、水槽、带火星的木条。 实验试剂：5%过氧化氢溶液、二氧化锰粉末、10%硫酸铜溶液、氧化铁粉末、蒸馏水、待检测回收的二氧化锰（实验后收集）。 三、知识铺垫 1.催化剂是指在化学反应里能________其他物质的化学反应速率，而本身的________和________在化学反应前后都没有发生变化的物质（又叫触媒）。催化剂所起的作用叫做________。 四、实验探究过程 （一）实验猜想 结合催化剂的概念和已有知识，对双氧水分解反应提出猜想： 1.常温下，双氧水分解速率________（填“较快”或“较慢”），带火星的木条________（填“能”或“不能”）复燃。 2.加入二氧化锰后，双氧水分解速率会________（填“加快”“减慢”或“不变”），带火星的木条________（填“能”或“不能”）复燃。 3.除二氧化锰外，________（填“硫酸铜溶液”“氧化铁粉末”或“两者都”）也可能作为双氧水分解的催化剂，使反应速率加快。 4.反应结束后，二氧化锰的________和________不会发生改变。 （二）实验方案设计 本实验采用控制变量法和对比实验法，通过观察气泡产生速率、带火星木条复燃情况及定量测量等方式，探究催化剂对双氧水分解速率的影响。具体方案分为三部分： 探究内容 控制变量（保持相同的条件） 实验变量（改变的条件） 实验步骤要点 不同物质对双氧水分解速率的影响 双氧水的浓度（5%）和体积（5mL）、环境温度、试管规格、加入物质的质量（固体0.5g，液体2mL） 是否加入物质及物质种类（空白对照、二氧化锰、硫酸铜溶液、氧化铁粉末） 1. 取4支试管，分别编号为①②③④，各加入5mL 5%的双氧水，放置在试管架上；2. ①号试管不加任何物质（空白对照），②号加入0.5g二氧化锰，③号加入2mL硫酸铜溶液，④号加入0.5g氧化铁粉末，立即观察各试管中气泡产生的速率（用“快”“中”“慢”描述）；3. 分别用带火星的木条伸入各试管口（距液面1cm处），观察木条是否复燃，记录现象。 催化剂（二氧化锰）反应前后质量是否改变 双氧水的浓度（5%）和体积（10mL）、二氧化锰的初始质量、环境温度 反应前与反应后的二氧化锰质量 1. 用托盘天平精确称量0.5g二氧化锰粉末，记录质量m₁；2. 将称量好的二氧化锰加入烧杯中，再加入10mL 5%的双氧水，待反应完全（无气泡产生）后，进行过滤操作，用蒸馏水洗涤滤渣2-3次；3. 将滤渣连同滤纸放入干燥的烧杯中，用酒精灯小火烘干，冷却后称量总质量m₂；4. 计算滤渣质量（m₂ - 滤纸质量），与初始质量m₁对比。 催化剂（二氧化锰）反应前后化学性质是否改变 双氧水的浓度（5%）和体积（5mL）、回收二氧化锰的质量、环境温度、试管规格 二氧化锰是否参与过双氧水分解反应 1. 取1支试管，加入5mL 5%的双氧水，再加入步骤2中回收并烘干的二氧化锰（0.5g）；2. 观察气泡产生速率，并用带火星的木条检验，将现象与新二氧化锰催化双氧水分解的现象对比。 安全提示：双氧水具有一定的腐蚀性，避免接触皮肤和衣物；反应产生的氧气是助燃气体，使用酒精灯烘干滤渣时需远离易燃物，熄灭酒精灯时用灯帽盖灭，不可用嘴吹灭。 （三）实验操作与现象记录 1. 实验前检查：确认天平平衡、试管完好、试剂标签清晰、带火星木条干燥。 2. 不同物质对双氧水分解速率影响的记录： 试管编号 加入物质 双氧水体积（mL） 气泡产生速率 带火星木条现象 反应速率判断（快/中/慢） 是否为催化剂（初步判断） ① 无（空白对照） 5 ② 0.5g二氧化锰 5 ③ 2mL硫酸铜溶液 5 ④ 0.5g氧化铁粉末 5 3. 二氧化锰反应前后质量变化的记录： 二氧化锰初始质量m₁（g） 滤纸质量（g） 滤渣+滤纸总质量m₂（g 回收二氧化锰质量（g） 质量是否改变（是/否） 4. 二氧化锰反应前后化学性质变化的记录： 加入物质 气泡产生速率 带火星木条现象 与新二氧化锰现象对比（相同/不同） 化学性质是否改变（是/否） 回收的二氧化锰+5mL双氧水 5. 特殊现象记录：若出现气泡产生先快后慢、木条复燃不明显等现象，需详细记录：________ （四）实验结论 1.不同物质对双氧水分解速率的影响：________能显著加快双氧水的分解速率，________能加快双氧水的分解速率但效果不如前者，________（填物质名称）不能作为该反应的催化剂；空白对照实验中，双氧水分解速率________，说明常温下双氧水分解较缓慢。 2.二氧化锰作为双氧水分解的催化剂，其反应前后质量________（填“改变”或“未改变”），化学性质________（填“改变”或“未改变”），符合催化剂的基本特性。 3.综上，催化剂对化学反应速率的影响规律：________；催化剂的核心特性是：________。 五、反思与拓展 （一）实验反思 1.本次实验中，哪些操作可能影响实验结果的准确性？（如催化剂用量、双氧水浓度、反应温度控制等）________ 2.在验证二氧化锰质量不变时，过滤后为何要洗涤滤渣？若未洗涤，会导致测量的回收质量偏大还是偏小？________ 3.实验中用带火星木条检验氧气时，部分试管中木条未复燃，可能的原因是什么？________ （二）拓展思考 1.生活中，哪些场景利用了催化剂加快化学反应速率的原理？请举例说明（如汽车尾气处理、食品制作等）：________ 2.除了加快反应速率，催化剂还能减慢某些化学反应的速率（如橡胶老化、食品腐败），请列举一种生活中利用催化剂减慢反应速率的实例：________ 3.若要探究“催化剂的用量对双氧水分解速率的影响”，请设计简单的实验方案（写出变量控制和主要步骤）：________ 六、小组评价 评价维度 优秀（5分） 良好（3分） 待改进（1分） 小组得分 实验操作规范性 严格遵守操作规范，过滤、称量、加热等操作正确，安全防护到位 基本遵守规范，主要操作正确，无安全问题 操作错误较多，过滤、称量等关键操作不当，存在安全隐患 数据记录完整性 数据记录完整、准确，现象描述详细，特殊现象记录清晰 数据记录基本完整，关键数据无遗漏，现象描述明确 数据缺失较多，记录错误，现象描述简略 结论合理性 结论严谨，与实验数据和现象高度一致，能准确总结催化剂特性 结论基本合理，与数据和现象大致相符，能总结催化剂主要特性 结论错误或与数据矛盾，无法总结催化剂特性 小组协作性 分工明确，配合默契，能共同解决实验中出现的问题 有分工，能配合完成实验，遇到问题需指导解决 分工混乱，协作不畅，实验进度滞后 总分 学科网（北京）股份有限公司 $