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生活中常见物质作催化剂分解氯酸钾、双氧水的实验研究 山西省吕梁市孝义中学 338班 路宏伟 指导老师 温显东摘要这个研究是利用氯酸钾和双氧水的分解反应，对比多种物质催化性能的差异。我们主要通过两个实验来达到比较的目的。一是在催化剂条件下加热固体氯酸钾使之分解为氯化钾与氧气的反应。其化学方程式为：2KClO3=2KCl+3O2 在这个实验中，我们分别使用二氧化锰、红黏土、三氧化二铁、氧化铅、氧化铬、氧化铝、氧化铜作为催化剂，对此反应进行实验研究。二是双氧水在催化条件下的分解。化学方程式是：2H2O2= 2H2O+O2在这个反应中，我们分别使用了氧化铜(固体)、氯化铁(溶液)、氯化钴(溶液)、氯化镍(溶液)、银离子(溶液)、猪肝、土豆、鸡内金、蝉蜕、猪肚作为催化剂。在这些实验中，我们详细地记录了不同物质作为催化剂时化学反应的不同效果，从而得出了比较科学的结论，并发现鸡内金、蝉蜕对双氧水分解有较好的催化效果。关键词 催化剂 催化效果 氯酸钾和双氧水的分解反应一、课题研究背景实验室中我们使用二氧化锰为催化剂，使过氧化氢分解为水和氧气和二氧化锰催化分解氯酸钾。由此，我们就联想到其他各种氧化物能否催化分解双氧水和氯酸钾呢?其催化效果是否相同呢？疑问与好奇引发了我们思维的冲动。我们设计实验，使用了七种不同的氧化物作为催化剂，应用于氯酸钾的分解，以对比它们的催化效果。生理常识告诉我们，唾液和胃酸中的酶可以分解食物，由此，我们类比联想到，动物的内脏，如猪肝、鸡内金，也应该富含酶，是否可以应用于分解反应呢?于是，我们使用了双氧水的分解反应作为实验。二、研究方法与实验设计实验一本实验分别使用二氧化锰、红黏土、三氧化二铁、氧化铅、氧化铬、氧化铝、氧化铜作为氯酸钾分解反应的催化剂。为了对比不同催化剂的催化效果，在试验中我们使用了相同的酒精灯确保反应温度基本一致，每次实验，都用氯酸钾2克，并保持氯酸钾与催化剂的质量比为31的比例，即催化剂0.7克，再使用排水集气法收集每次实验氯酸钾完全分解之后的气量，同时记录每次实验的时间进程。这样做的目的，是要保持每次实验氯酸钾和催化剂都是定量，并且加热条件相同，然后对比不同催化剂下反应产生的不同的气量和不同的反应时间，达到对比的目的。实验二本实验分别使用氧化铜(固体)、氯化铁(溶液)、氯化钴(溶液)、氯化镍(溶液)、银离子(溶液)、猪肝、土豆、鸡内金、蝉蜕、猪肚作为双氧水分解反应的催化剂。每次实验使用两支试管，一支只有双氧水，另一支是双氧水中加入催化剂，然后对比两支试管并拍下照片，最后通过照片，对比不同催化剂的催化效果。三、实验1.仪器和材料 实验一 仪器：铁架台、试管、木塞、导管、酒精灯、水槽、大量筒、天平。 材料：氯酸钾、二氧化锰、红黏土、三氧化二铁、氧化铅、氧化铬、氧化铝、氧化铜。 实验二 仪器：试管。 材料：15双氧水若干、氧化铜(固体)、氯化铁(溶液)、氯化钴(溶液)、氯化镍(溶液)、银离子(溶液)、猪肝、土豆、鸡内金、蝉蜕、猪肚。 2. 实验步骤实验一（1)检查装置的气密性。（2)在试管中加入氯酸钾与催化剂二氧化锰的混合物(氯酸钾2克，二氧化锰0.7克)。（3)按右图安装好装置。（4)加热药品，收集氧气，直至反应完毕。（5)记录氧气量。（6)分别用红黏土、三氧化二铁、氧化铅、氧化铬、氧化铝、氧化铜各07克代替二氧化锰做催化剂，重复（2)（5)的步骤。 实验二（1)在10支试管中分别装入双氧水若干。（2)分别把氧化铜、氯化铁、氯化钴、氯化镍、银离子、猪肝、猪肚、土豆、鸡内金和蝉蜕投入10支双氧水试管中。（3)观察双氧水分解产生气泡的剧烈程度，并拍下照片进行对比。3. 实验结果(数据记录)实验以下是氯酸钾在七种不同催化剂的条件下反应所得的结果数据及其坐标图其中纵坐标为2克氯酸钾分解出的氧气量(单位为毫升)，横坐标为反应时间(单位为秒)。 数据记录：催化剂：时间6s12s18s24s30s36s42s48s54s60s.气量 /毫升实验二用10种上述的不同催化剂分别投入双氧水中，观察双氧水分解反应的情况。一支试管为不加催化剂的双氧水(作对比用)，另一支试管为加入了试验样品的双氧水。双氧水的浓度两者均为15，两者的对比利于观察。四、分析与结论 从实验一的结果数据中，我们可以看到：在氯酸钾的分解反应中，2克氯酸钾在0.7克催化剂条件下完全反应，按放出气量多少衡量催化效果，由大到小依次是：二氧化锰(490毫升)、三氧化二铁(480毫升)、红黏土（470毫升)、氧化铅(450毫升)、氧化铬(440毫升)、氧化铜（150毫升)、氧化铝（85毫升)。按反应速度衡量催化效果，由大到小依次是：二氧化锰(54秒)、三氧化二铁(54秒)、红黏土(54秒)、氧化铬(72秒)、氧化铝(90秒)、氧化铅(102秒)、氧化铜(114秒)。按排气量多少来看，二氧化锰、三氧化二铁、红黏土、氧化铅、氧化铬都是比较理想的催化剂；按反应时间来看，二氧化锰、三氧化二铁、红黏土比较理想。综合来看，二氧化锰、三氧化二铁、红黏土是本反应比较理想的催化剂。从实验二的结果来看，我们可以看到：猪肚、猪肝、鸡内金、蝉蜕、土豆在双氧水的分解反应中都有强烈的催化效果，氧化铜、氯化铁也有明显的催化效果，而银离子、氯化钴、氯化镍则没有明显的催化效果。五、小结在实验一中，我们使用了七种氧化物作为催化剂，发现它们都有催化的效果，可是是否所有的氧化物都有这种催化效果呢?还有没有更快速、更准确的方法检验催化剂的催化量呢?在实验二中，猪肚、鸡内金作为生鲜物，有很好的催化效果是可以理解的，但蝉蜕作为生物体已经死亡多时、已经风干的外壳，仍然能有很好的催化效果，这又是为什么呢?另外，我们知道是酶催化了双氧水的分解，可是为什么酶能够产生这种催化效果呢?这些问题，都是本次研究未能解决的问题，有待于我们日后努力学习，再去逐步解决。总而言之，本次对氯酸钾、双氧水分解反应中的催化剂研究，通过实验对比了各种催化剂在氯酸钾、双氧水分解反应中的催化效果，取得了比较精确的实验数据和比较明显的实验效果。另外，在研究中使用了许多我们身边的日常物质，发现了红黏土对氯酸钾的分解反应有明显的催化作用，蝉蜕、鸡内金对双氧水的分解反应有明显的催化作用，这是本研究的主要贡献。六、应用前景展望从以上的实验我们知道，蝉蜕有很强的分解双氧水的能力，它是纯天然物质。 1.蝉蜕粉对蛇皮烹调实验最近笔者买了几条蛇煲汤，咀嚼的时候发现蛇皮很难咬碎。我们就有了想法，是否能将蝉蜕的分解性应用于烹调蛇皮上呢?笔者为探讨这个问题，又设计了以下实验。实验步骤：（1）取完整蛇皮一块；（2）蛇皮对称横切开；（3）再纵切，让其大小相当；（4）粉碎蝉蜕；（5）分两锅煮（一锅：蝉蜕+蛇皮另一锅：蛇皮)；（6）为了研究的方便，笔者分别在5分钟、10分钟、15分钟取样试食并进行了比较。结果，煮5分钟后，各取一块咀嚼，加入蝉蜕粉烹调的蛇皮可轻易嚼烂，而不加入蝉蜕烹调的蛇皮则较难咬烂。2.关于蝉蜕在洁肤品中的应用在日常生活中，我们会遇到些洁肤品，如，净白精华、深层净白精华素等。它们对皮肤都起到了一定的漂白的作用。通过这个实验，我们不禁产生这样的想法，在制造增白皮肤和洁肤用品时能否加入蝉蜕的提取物以增加其增白效果呢?这有待于我们再做进一步的研究开发。 感悟： 这个研究是利用氯酸钾和双氧水的分解反应，对比多种物质催化性能的差异。主要通过两个实验来达到比较的目的。有大量数据、表格、大量实验过程、实验现象的图片及分析过程。为充分利用身边的生活资源开展家庭实验与实验研究开拓了新的思路、新的内容。本课题关于“催化剂”，引发思考，提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看待旧的问题。课题的研究具有针对性，从实践中产生，切合实际；研究方案具有科学性、可行性；在研究过程中采用了科学观察法、科学实验法；实验过程认真观察中详细地记录了不同物质作为催化剂时化学反应的不同效果； 实验结束后正确处理和分析实验所得的