过氧化氢制取氧气实验改进综述.doc

。过氧化氢溶液“制取氧气”实验的改进1、前言 化学是一门以实验为基础的学科，实验在教学中的地位是非常重要的，而实验改进是完成实验教学不可或缺的一部分，化学实验能激发学生学习化学的兴趣和激情，还能培养和发展学生思维能力和创新能力，也是提高他们实践能力的重要方法和手段，实验教学为学生正确认识事物及其变化规律提供事实，又培养学生观察能力、分析问题和解决问题的能力和方法。 氧气的实验室制法是初中化学中的传统实验, 也是学生掌握气体的制取和设计思路的基础。在教科书九年级上册课题3“制取氧气”中安排的实验是过氧化氢溶液的分解: (1)在试管中加入5mL5 % 的过氧化氢溶液, 把带火星的木条伸入试管, 木条是否复燃? (2)微微加热装有过氧化氢溶液的试管, 有什么现象发生? 把带火星的木条伸入试管, 观察发生的现象。(3)在另一支试管中加入5mL5% 的过氧化氢溶液, 并加入少量二氧化锰, 把带火星的木条伸入试管, 观察发生的现象。学者对用过氧化氢溶液制取氧气进行了实验改进，更符合新课标的理念。2、实验的优化与改进在教学实践中, 崔迎春等发现该实验存在一明显的缺陷：5%的过氧化氢溶液在加热到65以上时才有氧气放出，加热到80时才有较多氧气生成，但此时也有水蒸气与氧气一起逸出，使木条常常不能复燃。 改进后：“制取氧气”实验克服了原实验中存在的缺漏，(1) 按上图所示连接成装置，右倾装置让分液漏斗中的过氧化氢溶液滴入b中，观察气球不涨大。(2)小心加热b端，气球缓慢涨大。(3)静置片刻，冷却至室温，左倾装置，让分液漏斗中的过氧化氢溶液滴入a 中，气球迅速涨大。(4)将气球中收集到的气体用带火星的木条检验，带火星的木条复燃证明为氧气。具有以下的优点：现象更明显，具有可观察性, 装置的长导管起了很好的冷凝作用，使得加热后进入气球中的氧气较为纯净，木条的复燃现象明显；对比性强，通过a、b两侧的现象的显著比较，使学生能直观地领悟催化剂的作用和概念。 用分解过氧化氢溶液制取氧气必须使用催化剂，且这类催化剂中当数过氧化氢酶的效果最佳在中学化学实验中，常采用滴加液体来控制泡沫产生的速度，这样往往浪费时间、浪费财物、实验操作复杂。杨焕林介绍了用植物油做消泡剂，消除猪肝(过氧化氢酶)催化分解过氧化氢溶液制取氧气时产生的泡沫的可行性。而且该实验方法还具有安全、取材方便、操作简单、贴近生活等优点。在传统教材和新教材中，对实验室制氧气与氧气的性质，都是制备和性质分开探究，然后再接着讲环保，内容比较分散。朱丽对三个知识进行了整合和优化，设计了如下图所示的组合装置，既紧凑又可提高实验的效率，而且使知识系统化，整个探究实验可在较短时间内完成，具有直观、对比性强的效果。这一改进的实验在总复习时演示，能把氧气的知识融会贯通，有利于培养学生的分析能力和综合能力。该改进装置可以将氧气的制备、洗气、氧气的化学性质、废气的吸收与环保等实验内容集成在一起。程胜富在该基础上将实验装置作一下改进、催化剂作一定的处理，就可以随时控制反应的进行与停止，且催化剂可以循环使用，从而节约药品。1、装置改进：用2支大注射器筒（可用双通管、塑料瓶等代替），将2个容器的下端口部用橡皮管连接构成连通器，在其中1个容器上塞上带导管的橡皮塞。2、催化剂的处理和改进，催化剂处理：将水泥用水搅拌均匀， 然后在水泥板表面撒上适量的二氧化锰，将粉末状的二氧化锰制成了块状，有利于与液体药品隔离和循环使用；催化剂改进：用生的马铃薯代替二氧化锰，反应速度虽然比不上二氧化锰，但马铃薯本身可以切成所需的形状、大小，从而省略了将二氧化锰制成块状的这一道工序。杨卫军对实验装置和操作进行了改进，为了充分说明二氧化锰的催化作用，并且更方便的验证催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，更方便的制取和收集氧气，实验操作：1、 用滤纸包入适量的二氧化锰，用细线系好，将小纸包用清水浸湿，提出后用滤纸将表面的水吸干，放在小烧杯中，将小烧杯放在天平的左盘，用砝码平衡2、 将纸包放入烧杯，细线放在烧杯的边缘，用漏斗将纸包扣住，倒入10%过氧化氢溶液，可以看到滤纸包周围产生大量的气泡，而漏斗外无气泡产生；将带火星的木条放在漏斗尖嘴处，可看见木条复燃，反之不复燃（说明二氧化锰能够加快过氧化氢的分解）3、 将纸包提出用滤纸吸干表面的水，放入小烧杯中，可见天平仍然平衡（说明二氧化锰变化前后质量不变）4、 再将滤纸包放入烧杯中重复上述实验，出现同样的现象（说明二氧化锰化学反应前后化学性质不变）5、 验证二氧化锰催化剂作用及特点后，按图二所示连接，即可收集氧气，用于验证氧气的性质实验。装置改进的意义对比效果明显；解决了验证变化前后二氧化锰质量不变的问题；便于回收二氧化锰；用图二装置制取和收集氧气，可随时补充过氧化氢的不足 张伟、李路路以一种既可以粘附二氧化锰粉末、又对过氧化氢分解无影响的材料-聚乙烯为载体，制成粘附有二氧化锰的聚乙烯塑料片（棒）状催化剂，解决了用过氧化氢溶液分解制取氧气时催化剂的回收问题 宋盼、杨文远探究了人教版义务教育课程标准实验教科书九年级上册化学教材中“ 二氧化锰做催化剂分解过氧化氢溶液制取氧气”的实验中存在的问题, 并进行了验证和改进。 二氧化锰催化H2O2溶液，反应产生的氧气中伴随着白雾水蒸气我们在实验装置中间加一个盛有浓硫酸的洗气瓶，这样产生的氧气中就没有了白雾。但浓硫酸不安全，选用其他催化剂来代替二氧化锰。实验操作中选用0.4mol/L氯化铁溶液、饱和硫酸亚铁溶液或者0.4mol/L硫酸亚铁溶液作为催化剂效果最佳。进一步推动了对制取氧气实验改进。 王胤琪发现一些将催化剂做过处理的方法，如利用石膏粉或白乳胶将MnO2粉末充分粘附，既能控制反应速率，也便于实验后催化剂的回收和重复使用。3、 总结 优化和改进的化学实验解决了化学实验中存在的某些不足，对教师、学生的作用主要有以下几个方面： 3.1优化和改进的化学实验促进教师的专业发展 3.2优化和改进的实验可促进学生学习的兴趣发展3.3优化和改进的实验使课堂教学变得生动和丰富4、参考文献1崔迎春. “制取氧气”实验的改进J. 实验教学与仪器,2005,01:21.2杨焕林.消泡剂在分解过氧化氢溶液制取氧气实验中的应用J.教 学仪器与实验,2007,09:27-28.3朱丽. “氧气的制取及性质”实验的改进J.课程教材教学研究(中教 研究),2008,Z6:63.4程胜富.氧气制取实验的改进J.实验教学与仪器,2009,S2:51.5杨卫军.过氧化氢制氧气实验设计J.农村青少年科学探究,2010,10: 24.6张伟,李路路.对用过氧化氢溶液分解制取氧气实验的改进J.中学 化学教学参考,2012,10:55.7宋盼,杨文远.过氧化氢催化分解制取氧气