在鲁教版九年级化学(上册)教材中,关于氧气的实验室制法的实验探究,其反应原理是用过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解制取氧气。
一、原实验的缺陷
1.实验现象
实际操作时,由于二氧化锰是黑色粉末,向装有3~5mL10%过氧化氢溶液的试管中加入少量二氧化锰后,因反应剧烈,急剧产生的气泡将黑色粉末吹起,呈沸腾状,试管内壁被黑色粉末所覆盖,影响了对实验现象的观察,破坏了实验效果。
2.催化剂
实验操作时,通常将过氧化氢溶液和二氧化锰反应后的上层清液倒出,再加入10%的过氧化氢溶液,观察到上述反应可重复进行。而粉末状的二氧化锰较轻,难以做到与清液完全分离,经多次实验后,就会有一部分二氧化锰随清液倒出,那么就不能充分说明二氧化锰在反应前后自身的质量保持不变。
3.发生装置
***1
使用教材中的发生装置(如***1),不能随时控制反应的发生和停止,造成了药品的浪费。并且由于反应速率难以控制,会出现反应混合物在反应过程中的“回呛”现象(由于反应过快,气体难以顺利从导气管中排出,造成反应容器中气压过高,将过氧化氢溶液与二氧化锰的混合物从长颈漏斗上口喷出)。
二、实验优化
为了使学生更清楚地观察到H2O2分解生成氧气的现象,我们将黑色粉末状的二氧化锰改造成块状,大大提高了实验效果,避免了由于二氧化锰的自身粉末状对实验现象产生的干扰。
将MnO2粉末和水泥灰粉按质量比1∶1混合均匀(总量可根据需要控制),加适量水搅拌成糊状,晾干后敲碎成碎块状即可。
实验效果:
(1)使用碎块状的二氧化锰重做上述实验。实验现象是:固体周围均匀地产生大量气泡,溶液呈无色,反应速率适中。
(2)为了说明二氧化锰在反应中起催化作用,可将上述实验反应后的清液倒掉,保留块状固体。再加入过氧化氢溶液,上述实验现象依然。该实验操作可重复进行,实验现象会重复再现,得出结论:实验所用块状固体可重复使用且未见损耗,可以证明二氧化锰只是加快了过氧化氢的分解速率,而自身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化,是该反应的催化剂。
(3)若使用块状二氧化锰作为催化剂,那么根据反应物的状态、反应条件和生成物的性质,实验室制取氧气的发生装置就可以使用启普发生器(如***2)或其简易装置(如***3),从而避免了使用教材中的发生装置所带来的不利影响,并能有效地控制反应。
转载请注明出处学文网 » 氧气实验室制法的优化