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  蜀麓耕夫者, 山野之间一散人也。朝饮一杯清茶, 夜酌二两小酒。闲来读数页诗书, 兴至诌两句心得。望日升月落, 观云卷云舒。虽在王化之内, 不在名利之中。

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【原创】实验研究之7——二氧化锰的催化作用  

2009-05-23 12:51:02|  分类: 实验研究 |  标签: |举报 |字号 订阅

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探究实验设计七:

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。

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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

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

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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

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  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

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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

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。

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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。

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:TiO2V2O5Cr2O3MoO3P2O5MnSO4NaHSO4Na2S2O4Ca2P2O7CuOFe2O3PbO2ZnOAl2O3Al2(SO4)3CaCl2KClNaClCaOSiO2、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Fe2O3CuOPbO2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。

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