二氧化锰催化分解过氧化氢的探究性实验设计

文章编号：1008-0546（2013）09-0088-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

一、问题的提出

义务教育课程标准实验教科书《化学》九年级上册（人民教育出版社）P37通过两个实验探究了二氧化锰对过氧化氢分解的催化作用。[实验2-5]（1）在试管中加入5 mL5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，木条是否复燃？（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。观察发生的现象（如图1所示）。[实验2-6]待实验2-5的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，观察发生的现象。

上述探究过程中存在的不足之处：

1.[实验2-6]一般是在[实验2-5]所用的试管中继续实验，所以虽然观察到的现象和[实验2-5]的实验（1）相比，产生气泡的速率明显比较快，但是如果和[实验2-5]的实验（2）相比，由于加入的过氧化氢溶液被稀释，所以产生气泡的速率并不相同，所以通过[实验2-5]的实验（2）和[实验2-6]的对比不能充分说明二氧化锰在反应前后性质不变这一特点。

2.在实验过程中都是通过视觉的观察来定性地判断反应的快慢，对二氧化锰的催化效果体现得不明显。

3.由于实验室常用的二氧化锰是粉末状，从反应后的溶液中分离出来比较困难，所以对催化剂需要满足的三个条件之一——反应前后质量不变，验证起来比较困难。

鉴于上述原因，我们通过研究，对这一探究过程进行了改进。

二、实验装置和实验药品的改进设计

1.块状二氧化锰的制作：将水泥和二氧化锰粉末按照质量为1：4的比例混合均匀，加入适量水搅拌呈糊状，然后用手（戴上一次性手套）捏成黄豆粒大小的颗粒，阴干24小时以上，用水冲掉表面的粉末，再晾干备用。

2.实验装置的设计（如图2所示）。

三、实验过程

[步骤一]称量0.5 g块状二氧化锰装入D中，在A、B中分别加入5 mL和10 mL5%的过氧化氢溶液，在E、F中装满水，按如图所示将装置连接好。

[步骤二]将A、B中的过氧化氢溶液各5 mL分别同时注入到C、D中，可以观察到：D中产生气泡的速率明显比C中快，而且在相同时间内进入到N中的水明显比M中多。待C、D中反应完毕后，用带火星的木条伸入到集气瓶E、F中，可看到木条复燃。说明二氧化锰可以加快过氧化氢的分解速率。

[步骤三]将D中反应后的液体排放到烧杯H中，在F中重新装满水，将B中剩余的5 mL过氧化氢溶液加入到D中。可以观察到D中仍然迅速产生气泡，且进入到N中水的量与步骤二中相同。说明二氧化锰在反应前后性质没有发生变化。

[步骤四]将D中反应后的液体排放到烧杯H中，并从D中取出块状的二氧化锰，干燥、冷却后称量，其质量仍为0.5 g。说明反应前后二氧化锰的质量没有发生变化。

四、实验改进后的优点

1.改进后的实验通过排出水的体积由定性变为半定量的方法观察二氧化锰的催化效果，使实验结果更具说服力。

2.改进后的实验，在验证二氧化锰在反应前后性质没有发生变化时，能够更好地控制“过氧化氢溶液的量和浓度”两个变量均不变化，更好地说明结果。

3.块状二氧化锰便于固液分离，既满足了上述对“过氧化氢溶液的量和浓度” 两个变量的控制，又满足了反应前后二氧化锰质量的称量。