探究催化劑對過氧化氫分解實(shí)驗(yàn)的影響

周凡淇 曾子淵

我們在九年級學(xué)習(xí)化學(xué)第二單元《氧氣的性質(zhì)》時(shí)，學(xué)到了利用過氧化氫溶液制氧氣的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)使用二氧化錳作為反應(yīng)的催化劑，當(dāng)時(shí)我們就在想：還有沒有其他物質(zhì)可作為過氧化氫分解的催化劑呢？

學(xué)習(xí)結(jié)束后，我們查閱了相關(guān)文獻(xiàn)，了解到還有其他物質(zhì)（如氧化銅、氯化鐵等）可以作為反應(yīng)的催化劑。那么為何課本要選擇二氧化錳而不是使用其他物質(zhì)作為催化劑呢？帶著這個問題，我們再次查閱文獻(xiàn)，并在化學(xué)老師的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)了兩個探究實(shí)驗(yàn)：一是不同催化劑在同一狀態(tài)下的催化效果，二是同種催化劑在不同狀態(tài)下的催化效果。

一、實(shí)驗(yàn)原理

人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》指出，影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是反應(yīng)物的性質(zhì)，這是內(nèi)在因素。而使用催化劑能夠減少反應(yīng)所需的能量，使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，從而成千上萬倍地增大反應(yīng)速率。

二、實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.實(shí)驗(yàn)藥品。

5%的過氧化氫溶液、二氧化錳、氯化鐵、氧化銅。

2.實(shí)驗(yàn)儀器。

酒精燈、石棉網(wǎng)、試管、水槽、集氣瓶、錐形瓶、長頸漏斗、天平、量筒、木塞（雙孔）、秒表、三腳架、紗布。

3.實(shí)驗(yàn)步驟。

（1）實(shí)驗(yàn)一：

①檢查用過氧化氫溶液制取氧氣裝置的氣密性，然后用木塞塞緊試管口，用量筒量取10mL過氧化氫溶液，從長頸漏斗處注入錐形瓶，右端用排水法收集生成的氧氣;記錄2分鐘內(nèi)生成的氧氣體積。

②稱取5g二氧化錳，用紗布包裹，放入錐形瓶中，重復(fù)步驟①。

③將二氧化錳分別替換成氯化鐵、氧化銅，重復(fù)步驟②。

（2）實(shí)驗(yàn)二：

將錐形瓶放在三腳架上，用酒精燈加熱，重復(fù)實(shí)驗(yàn)一的步驟②。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析

實(shí)驗(yàn)一：從現(xiàn)象來看，相比于無催化劑的過氧化氫溶液，二氧化錳、氯化鐵，氧化銅作為催化劑時(shí)都能明顯看到有氣泡冒出?？梢?，有無催化劑，的確能影響反應(yīng)效果。催化劑不同，對反應(yīng)的催化效果也不同。二氧化錳、氯化鐵、氧化銅都對過氧化氫溶液分解有催化作用，且二氧化錳的催化作用更好。

實(shí)驗(yàn)二：從現(xiàn)象來看，用酒精燈加熱后，氣泡冒出速度明顯加快，收集氧氣速度變快。由此可見，溫度的變化對催化效果有影響，且在本實(shí)驗(yàn)中，溫度越高，反應(yīng)速率越快。

結(jié)論：在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，催化劑種類的不同，溫度的不同等都可能對反應(yīng)產(chǎn)生影響。故在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以嘗試多種因素對實(shí)驗(yàn)的影響，從而得出提高反應(yīng)效率、節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間的最佳方法。

四、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)和意義

我們在課本單一變量、簡單實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用了控制變量法，對比探究了多種因素對反應(yīng)速率的影響，不僅能夠讓實(shí)驗(yàn)更豐富，也豐富了我們的化學(xué)知識。同時(shí)，我們在研究中還改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，使催化劑便于取出，這樣一方面能使催化劑質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)的驗(yàn)證更為簡便，另一方面減少了實(shí)驗(yàn)藥品的浪費(fèi)，符合綠色化學(xué)的原則。

（指導(dǎo)老師：張 智 鄧海英）