文档介绍：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。
【实验】(1)先取大约5mL5﹪的过氧化氢溶液倒入小试管里,再取大约1g的二氧化锰置于中试管里,用带火星的木条分别伸入中、小试管里,观察现象,木条是否复燃?
(2)把小试管放入中试管里,并用小试管稍稍压紧二氧化锰后,用试管夹夹起中试管让两支试管套在一起,在酒精灯火焰上加热中试管,观察中试管与小试管里的现象;待小试管里的过氧化氢溶液沸腾后,用带火星的木条分别放在中试管口与小试管里,观察现象。木条是否复燃?
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