初中化学探究实验.docVIP

探究催化剂条件对双氧水分解速率的影响 小组成员：张杰 石佳欣 刘艳秋 孙红柳 一、问题的提出 90年代以来我国大陆初中化学均采用以下两种方法制取O2： MnO2 △ 2KClO3======2KCl+3O2↑ 　2KMnO4====K2MnO4+MnO2+O2↑ 　　 △ 氯酸钾是强氧化剂，其中若混有可燃性杂质，如有炭粉、纸屑、硫粉等，在加热或摩擦时，易引起爆炸，而且制得的氧气混有杂质，易使中学生对氧气的性质产生误解。高锰酸钾的粉末或烟雾进入人体还会引起轻微恶心及神经系统中毒。鉴于实验中存在上述问题，我们现在用双氧水代替氯酸钾或高锰酸钾制取氧气。 用双氧水制取氧气可避免上述问题，只是反应的速度不易控制。本实验着眼于探究催化剂种类及催化剂与双氧水接触方式对氧气生成速率的影响，利用实验室提供的简要仪器、自制仪器和常见植物催化剂，探究了一定浓度下双氧水溶液在不同催化剂和与催化剂不同接触面积下的分解速率。 二、实验因素的选择及水平的划分 1．实验因素的选择 双氧水制取氧气的反应主要是反应速度不易控制。反应过慢，集氧气费时，若反应过快，收集氧气时，常因瞬时氧气生成速度过快，而使较多的氧气逸失。与反应速度有关的因素有双氧水的浓度、反应的催化剂种类、双氧水与催化剂接触面积以及加热方式，我们就反应催化剂的种类和双氧水与催化剂接触面积两方面加以探究。 2．水平的划分 （1）反应的催化剂种类。据报道，双氧水在二氧化锰、氧化铜、五水硫酸铜、四氧化三铁、三氧化二铁、银、石墨、土豆等的催化作用下都可以分解放出氧气。我们设想是否能用生活中最常见的含有上述物质的东西作催化剂？我们以10%的双氧水做初步实验，发现磁铁，碳棒，铁丝均不能使双氧水分解，而土豆、香蕉、白菜、胡萝卜等均能使双氧水分解。因此，我们把本次实验的催化剂定为土豆、香蕉、白菜叶、胡萝卜。 （2）反应的催化剂与双氧水接触面积。 三、实验指标的确定 用双氧水制氧气的最大问题就是产生氧气的速度不易控制，因此本实验选择氧气的生成速度为实验指标。所谓控制氧气的生成速度，就是使反应生成的氧气均匀、平稳的逸出，即：逸出相同体积的氧气，所用的时间大致相同。 本实验用总体评价法来评价每次实验的好坏。即观测生成相同体积的氧气△V（定为5毫升）所用的时间△T(△T=Tn-Tn-1)，然后在△T—V坐标图中，用相应的描点表示。 四、实验装置及步骤 实验仪器：锥形瓶，长颈漏斗，导管，胶塞，集气瓶，量筒，玻璃纸，铁丝，细线。 实验材料：分析纯双氧水（30%），二氧化锰粉末，氧化铜粉末，四氧化三铁粉末，磁铁，碳棒，土豆，胡萝卜，香蕉，白菜。 实验仪器装置图： 操作步骤： 1、探究催化剂种类对反应速率的影响 (1)用分析纯双氧水配制100毫升浓度为10%的双氧水溶液。 (2)按图1连接好仪器装置，检查装置气密性，将集气瓶中装满水。 (3)取白菜叶多汁部位，切成丁状，称取2.0克置于锥形瓶中，加入20毫升10%双氧水溶液，开始计时，当量筒中水每上升5毫升记录一次时间，记录四次。 (4)将催化剂换成土豆，香蕉，胡萝卜，重复操作。 2、探究双氧水与催化剂接触面积对反应速率的影响 （1）改换如图2的装置 （3）称取1.0克二氧化锰，置于锥形瓶中，加入20毫升10%双氧水，重复上实验操作。 （4）将自制盛药包取出，卸下玻璃纸，用蒸馏水洗净，重新安好，并加入1.0克二氧化锰，放在锥形瓶中。加入20毫升10%双氧水，重复上述实验操作。 （5）将催化剂换为氧化铜，四氧化三铁，重复（3）（4）操作。 3、空白试验 （1）在图1装置下，量取20毫升双氧水，置于锥形瓶中，收集氧气。 （2）在图2装置下，量取20毫升双氧水，置于锥形瓶中，收集氧气。 五、数据处理 Sheet3 Sheet2 Sheet1 图表2 氧化铜 体积/ml 不同催化剂催化下每制100毫升氧气所需时间/s 硫酸铜 二氧化锰 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 40.00 体积（100毫升） 时间（秒） 图1 理想状况下△T—V图 100.00 136.00 140.00 135.00 50.00 56.00 110.00 23.00 20.00 200.00 61.00 85.00 106.00 21.00 14.00 55.00 9.00 12.00 300.00 39.00 64.00 84.00 12.00 9.00 42.00 7.00 16.00 400.00 27.00 52.00 70.00 7.00 5.00 33.00 15.00 21.00 500.00 21.00 44.0