H2O2的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)實驗探索

王國富

（江西中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校，江西撫州344000）

H2O2的化學(xué)性質(zhì)教學(xué)實驗探索

王國富

（江西中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校，江西撫州344000）

對中等衛(wèi)生職業(yè)教育無機(jī)化學(xué)課程“化合物性質(zhì)”的教學(xué)方法進(jìn)行探討，以“H2O2的化學(xué)性質(zhì)”為例，通過引進(jìn)探索性實驗教學(xué)方法，使學(xué)生在深刻理解物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的同時，加強(qiáng)各種能力培養(yǎng)。

H2O2；化學(xué)性質(zhì)；實驗教學(xué)

無機(jī)化學(xué)是中等衛(wèi)生職業(yè)教育藥物制劑等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是學(xué)生最先接觸的一門化學(xué)課程，其學(xué)習(xí)效果不僅直接關(guān)系到后續(xù)化學(xué)課程，如有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等的學(xué)習(xí)，而且會影響專業(yè)課的學(xué)習(xí)。由于課程設(shè)置及課時限制等原因，無機(jī)化學(xué)的教材［1］更注重基本概念、基本理論的敘述，對元素及化合物性質(zhì)的介紹較少，對幾個重點化合物的性質(zhì)介紹也不夠深入。然而，學(xué)習(xí)及探索化合物的性質(zhì)對于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與獨立思考能力起到非常重要的作用。所以，筆者在教學(xué)實踐中非常重視化合物性質(zhì)的講授，現(xiàn)以“H2O2的化學(xué)性質(zhì)”內(nèi)容為例，談?wù)勅绾尾捎锰剿餍詫嶒灲虒W(xué)方法加強(qiáng)學(xué)生對化合物化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)和理解。

1 H2O2的主要化學(xué)性質(zhì)講解及實驗設(shè)計

1.1 穩(wěn)定性

純凈的H2O2通常性質(zhì)很穩(wěn)定，只有當(dāng)受熱到153℃（有報道稱為144℃［2］）以上時才會猛烈分解甚至爆炸。但以下條件會加速H2O2的分解：

（1）水溶液。常溫下H2O2水溶液能緩慢分解。

問題：純的H2O2及30%H2O2的分解速度與溫度有怎樣的關(guān)系呢？

實驗設(shè)計：分別加熱純的H2O2及30%H2O2，觀察二者產(chǎn)生氣泡的速度與溫度的關(guān)系，并用帶火星的木條檢驗產(chǎn)生的氣體。

（2）介質(zhì)的酸堿性。H2O2在堿性介質(zhì)中的分解速度遠(yuǎn)大于酸性介質(zhì)中的分解速度。

問題：和酸性或堿性介質(zhì)相比，H2O2在中性介質(zhì)中的分解速度如何？分解速度與介質(zhì)pH值有怎樣的關(guān)系？

實驗設(shè)計：以30%的H2O2為例，加酸或堿配成一系列不同pH值的溶液，于同一個水浴鍋中加熱，觀察分解速度與pH值的關(guān)系。

（3）重金屬的催化。重金屬離子能加速H2O2的分解。

問題：不同重金屬離子的催化效果有何不同？非重金屬離子如鈉、鎂等有無催化能力？

實驗設(shè)計：比較常見的金屬離子如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cr3+、Al3+、 Na+、Mg2+等對分解速度的影響。

（4）光。波長320～380 nm的紫外光能促進(jìn)H2O2的分解。

問題：這里要特別注意的是促進(jìn)H2O2分解的是紫外線中的長波部分。

1.2 氧化性

H2O2中的O為-1價，得到一個電子變?yōu)?2價，表現(xiàn)為氧化性，其氧化性強(qiáng)弱與溶液pH值有關(guān)，但不管是在酸性溶液還是堿性溶液中其都是強(qiáng)氧化劑。

問題1：H2O2在酸性溶液中氧化能力強(qiáng)還是在堿性溶液中氧化能力強(qiáng)？答：通過查閱資料，得知H2O2在酸性溶液中氧化能力更強(qiáng)。

問題2：既然H2O2在酸性溶液中氧化能力更強(qiáng)，為什么氧化Cr2（SO4）3的反應(yīng)中Cr3+轉(zhuǎn)變?yōu)镃rO42-時要在堿性條件下進(jìn)行？如果在酸性條件下，反應(yīng)能順利進(jìn)行嗎？答：氧化還原反應(yīng)不僅與氧化劑的氧化能力強(qiáng)弱有關(guān)，同時也與還原劑的還原能力強(qiáng)弱有關(guān)，而不同的還原劑，pH值對其強(qiáng)弱的影響也不同。如I-，pH值對其還原性影響不大，所以H2O2與其的反應(yīng)在酸性溶液中能順利進(jìn)行，而對于Cr3+，其在堿性溶液中還原能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酸性溶液中，所以H2O2與其的反應(yīng)在堿性溶液中能順利進(jìn)行。

實驗設(shè)計：H2O2與KI、Cr2（SO4）3分別在酸性、中性和堿性溶液中的反應(yīng)情況。

1.3 還原性

H2O2中的O為-1價，失去一個電子變?yōu)?價，表現(xiàn)為還原性。但是其還原能力較弱，只有遇到強(qiáng)氧化劑時才表現(xiàn)為還原劑，并且其還原能力也與pH值有關(guān)，與作為氧化劑時相反，一般在堿性條件下還原能力更強(qiáng)。

問題：I2能否與H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)？如能，條件是什么？

實驗設(shè)計：用淀粉為指示劑，使H2O2與I2分別在酸性和堿性條件下發(fā)生反應(yīng)，觀察溶液褪色情況。

1.4 酸性

問題：H2O2的酸性程度如何？能使紫色石蕊溶液變色嗎？答：H2O2的酸性比H2CO3弱，但比H2O強(qiáng)。因此，其不能使紫色石蕊溶液變色，但由于其具有強(qiáng)氧化性，能氧化紫色石蕊使其褪色。

2 實驗實施及效果評價

教師設(shè)計詳細(xì)的實驗操作方法和步驟，學(xué)生每兩人一組展開實驗。

2.1 穩(wěn)定性實驗

由于分解實驗有一定的危險性，所以此實驗嚴(yán)禁直接加熱，嚴(yán)禁明火，采用水浴加熱的方法，溫度控制在100℃以內(nèi)，設(shè)計5個不同的溫度及不同條件的實驗。

（1）水溶液。量取一定體積的30%H2O2，用不同溫度的水浴加熱，觀察完全分解（不再產(chǎn)生氣泡）所需時間，把實驗結(jié)果記錄于表格中。

（2）介質(zhì)的酸堿性。方法同上，但只做其中一個溫度下的反應(yīng)實驗。

（3）金屬離子的催化。只做常溫下的反應(yīng)實驗。

效果評價：學(xué)生在實驗過程中，訓(xùn)練了量筒的使用及觀察能力，學(xué)生基本都能得到滿意的結(jié)果。

2.2 氧化性實驗

（1）H2O2與I2反應(yīng)。以淀粉為指示劑，驗證在酸性、中性、堿性條件下溶液藍(lán)色能否褪去。注意淀粉要在反應(yīng)后期加入，以免與I2結(jié)合影響反應(yīng)進(jìn)行。

（2）H2O2與Cr2（SO4）3反應(yīng)。由于Cr3+本身是藍(lán)色的，所以該實驗不需指示劑，直接觀察溶液顏色的變化情況。

效果評價：該實驗由于有顏色變化，學(xué)生興趣較濃，培養(yǎng)了他們熱愛化學(xué)、熱愛實驗及獨立思考能力。

2.3 還原性實驗

以淀粉為指示劑，使H2O2過量，若溶液的藍(lán)色褪去，則可能發(fā)生了氧化還原反應(yīng)；若不褪色，則沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)。但在堿性條件下，由于會發(fā)生如下反應(yīng)：I2+NaOH?NaI+NaIO +H2O，所以，褪色并不能證明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，需進(jìn)一步酸化溶液，使上述反應(yīng)的I2重新生成。若不能生成，也就是藍(lán)色不能重新出現(xiàn)，則證明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)；若藍(lán)色重新出現(xiàn)，則證明沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

效果評價：該實驗培養(yǎng)了學(xué)生綜合、全面考慮問題的能力。

3 結(jié)論

通過加強(qiáng)對物質(zhì)性質(zhì)認(rèn)識的實驗教學(xué)，引入探索性實驗教學(xué)方法，對于培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力、主動學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)興趣等方面起到了較大作用，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：

［1］丁秋玲.無機(jī)化學(xué)［M］.2版.北京：人民衛(wèi)生出版社，2008.

［2］韓漢民.過氧化氫的純化、濃縮與穩(wěn)定［J］.石油化工，1994，23（5）：298-300.

G424.31

B

1671-1246（2015）17-0103-02