水葫芦的利用与开发

1、仅供个人参考For pers onal use only in study and research;not for commercial use水葫芦的利用与开发开题报告羆课题组成员：王宗明、李阳、刘博程、金磊、郑天浩莄指导教师：郑国强袁学科：植物学芈研究背景：水葫芦，学名凤眼莲(Eichhornia crassipes)，雨久花科，俗称布袋莲、水荷花、 假水仙。水生直立或漂浮草本。叶直立，卵形或圆形，光滑，叶柄长或短，中部以下膨大如 球，基部有鞘状苞片，花茎单生，中部亦具鞘状苞片，穗状花序呈蓝紫色。水葫芦是50多年前从南美的巴西引进来的，属外来物种。它喜欢生长于温暖向阳及富含养分的水域中，

2、无性繁殖能力特别强，每年的九、十月份是生长旺季。在适宜的条件下，每5天就能繁殖新株， 也能开花结实产生种子而进行有性繁殖，一枝花大约结300粒种子。一公顷水面的水葫芦就能挤满200万株，重达300多吨。肇在富营养化水体中水葫芦生长速度近乎疯狂，若不及时打捞，会覆盖水面，堵塞河道， 影响航运，阻碍排灌，在汛期阻碍水流，最终腐烂变臭，污染水质。浓密的水葫芦还降低了 光线对水体的穿透能力，影响水底生物的生长，并增加水中二氧化碳的浓度，降低水产品产 量，因此有些学者将之列为“世界十大害草”之一。蒂水葫芦现已在中国很多地区泛滥成灾。如在杭州富春江水库，这些水生植物一大片一大 片地连在一起，放眼望去水面俨

3、然是一片看不到边的绿色草地，有些地方的厚度居然达到四五十厘米。多年来，受水葫芦之害的富春江水力发电厂、严子陵钓台管理处等单位，每年都要组织人力打捞处理 1000多吨水葫芦，以保证正常航运和发电，为此要耗费不小的人力、 财力。如上海市市容环卫部门和水利部门每年也要花掉近500万的打捞费，打捞水葫芦等漂浮垃圾，在水葫芦生长高峰期，总重量约有200万吨的水葫芦覆盖了上海市约25%勺内河水域。为此，上海市曾每天出动2000多条船，8000多人次，打捞水葫芦上万吨。肆研究综述： 据我们调查，现在对水葫芦的开发和利用主要有：1、鲜水葫芦的简单利用：一是制成蔬菜，水葫芦的鲜花、嫩叶、茎鲜味可口，清香甜润，可

4、直接食用，也可作鲜汤、 菜食用；二是制成饲料，水葫芦叶、茎切碎用作鸡、鸭、鱼、猪、牛、羊等禽、畜的青饲料， 每亩年产量60吨以上，可供3040头猪饲用；三是将根和枯叶用作复合肥料的原料。2、利用水葫芦鲜汁，从中提取营养素，加工提炼食品、保健品、药品及营养添加剂。水葫芦内 含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、胡萝卜素、总黄酮等营养物质和多种微量元素，是极 具开发潜力的物种。 每亩水面可产水葫芦 60吨以上， 鲜汁可提取 40吨， 鲜汁既可用于功能 饮料的营养添加剂， 又可将鲜汁萃取干粉， 它是一种高级营养素， 既可作食品饮料和营养添 加剂， 也可作保健品和药品。 水葫芦含有丰富的蛋白质， 一株去除

5、了水分的干水葫芦含 20% 蛋白质，含量是一粒大豆的一半。这意味着，若有 5 万公斤的水葫芦，去除 90%以上的水 分，剩下 0.5 万公斤干水葫芦，相当于 2500 公斤大豆。 3、利用干渣、根和枯叶作肥料。水 葫芦榨汁后的干渣约占 10%；根、叶粉碎烘干后每亩约 2吨，以 40%的配比，可生产复合肥 料 5 吨。目前，中科院武汉水生所已成功生产出水葫芦复合肥。4、净化污水。事实上，水葫芦是净化污水的“生态功臣”。专家指出，在适宜条件下，一公顷水葫芦能将800 人排放的氮、磷元素当天吸收掉。 24 小时内每克干重水葫芦能从污水中除去隔 0.67 毫克、铅 0.176 毫克、汞 0.150 毫

6、克、银 0.65 毫克、钴 0.57 毫克、锶 0.54 毫克。一般情况下， 3 年时间 内它就可将污水净化到常用水质标准，而投资仅需现行治污工程的20%以下。研究表明，水葫芦甚至能将富营养水质转化成可直接饮用水。 利用水葫芦净化污水是一种成本低廉、 节约 能源、效益较高的简便易行方法。5、制作盆景。其实，水生植物作为盆景从来都是方便而新鲜的，水葫芦也不例外。如上海、广州有些单位，他们把水葫芦变为盆景，成为美化环境 的有用植物。有关植物专家介绍，水葫芦作为普通绿色植物，成活率非常高，因此种植起来简单。 6、制作家具。由于水葫芦不需花钱买，每当夏秋季节，水葫芦生长旺盛，只要花一 些人工下河捞取就

7、行。而且由水葫芦制成的家具不含甲醛，兼有环保、新颖等特色，所以特别受一些白领和艺术家的追捧。如 2003 年成立的上海水葫芦环保家具有限公司，是一家注 册资本仅 50 万，但第一年就实现利润 40 万的公司。目前该公司一个月要生产 300 件家具， 但还跟不上市场的需求。 7、种植食用菌。古田县长安汽车有限公司的职工将水葫芦用于试 种食用菌获得成功。他们将水葫芦粉碎渣试种竹荪、大球盖菇各一平方米，于2004 年底获得收成：大球盖菇收 11 公斤，产量与现行用木屑、稻壳、刨花等为培养基的种植方式基本 相同；竹荪收成 0.25公斤（干品），略低于现行的用棉籽壳为培养基的 0.3公斤（干品）左 右，

8、但用水葫芦粉碎渣作培养基因其易腐烂， 生长期可提前约一个月。 之后，他们又进行了 食用菌生产中最难的银耳试种， 经过发酵、 晾晒以及改变辅料配方等一系列反复试验， 终于 在鸡年来临前夕获得成功：试种的 10 袋用水葫芦粉碎渣作培养基因的银耳菌筒，除了个别 菌穴感染变黑外，袋袋均长出银耳，一般均有碗大，朵型、色泽于平常无异。8、利用水葫芦治病。 水葫芦可以医治多种疾病。 中国人的祖先早就发现了水葫芦的医药价值。 根据古书 神农本草经 、本草纲目、本草遗、滇南本草的记载，其中描述的浮萍、水葫芦的 形象，与现在的水葫芦非常相似，入药效果极好。 本草纲目水萍篇明确表示，水萍可医 治伤寒、水肿、消渴、吐

9、血、手脚发冷、脱肛、风热隐疹、风热丹毒、汗斑癜风、大风痢疾、 毒肿初起，甚至可烧烟去蚊。今天的中药大辞典也清晰地写着：水葫芦，清热解毒、祛风出 湿。治热疮、关节炎、风湿病。可内服也可外敷。配藻莎可治风热感冒，配升麻可透发斑疹, 也可行水消肿，配蝉蜕可治皮肤瘙痒。蚄研究目的：开发利用，趋利避害水葫芦。袄研究意义：1、学生科技创新能力的培养。 2、开发和利用水葫芦，既可减少危害，又能 带来巨大的社会效益。薁研究内容：1、水葫芦营养物质的定性检测蒅原料蒄欲鉴定成 分蚂试齐虿颜色变化腿有膅无蚃水葫芦鲜 汁肂淀粉薈碘液羅有无变监蒀膀蚆葡萄糖薂斐林试剂芈有否砖红色沉淀蒇蒆蚁脂肪祎苏丹川膆有无橘黄色莁蝿袇蛋

10、白质蒂双缩脲试 剂賺有无紫色罿莃薃2、水葫芦营养物质的定量检测芀取1000克水葫芦，测定其中糖类、脂类、蛋白质的含量荿3、饲养法膃用水葫芦饲养几只鸡或鸭，看有无异常出现，或有异常情况时是否与水葫芦有关。莁4、水葫芦净化污水的鉴定（借助浙江大学生化实验室资源）莈把河水放入5盆花盆，每盆种植几株水葫芦，每隔一天测定5盆水中各元素平均含量。袈种 植前袄1天后莂2天 后螁3天后芇4天 后蚄5天 后蒃6天后衿7天 后蚇8天 后莅9天 后-+- 芁10天后賺11天后肆12天后肅13天后节14天后莀15天后蝿16天后袅氮莄蒈艿薆賺螀蚈莆膂罿肇肇芄-+- 芁蒇袇肁磷莀羆芃膂薈莆肄膄袀聿螄羁罿蒈薄肃莁镉袈芅肄葿

11、莇肅袁袂螆螅羃羀膆蒆肄聿衿铅芆螁蒁荿羇袃蕿螈蒃羄羂腿芃螂肀薇羄银螃膈肆蚄袄薁蒅蒄蚂虿腿膅蚃肂薈铊钻锶汞5、种植食用菌的尝试用水葫芦粉碎渣试种蘑菇、香菇、平菇、金针菇等食用菌。6、市场调查杭州有无利用水葫芦作原料的产品研究方法：文献查阅法、调查法、实验法预期成果：研究论文困 难：1、由于本课题在2005年3月确定，4月通过。而水葫芦的生长有季节性，每年的九、十月份是生长旺季。 所以由于材料的原因， 有些实验只有在九、 十月份才能进行。2、水葫芦富集重金属离子能力很强，必然会影响食用和做培养基。但开发和利用的水葫芦，都是在江河湖泊中自然生长的，都有可能有富集重金属离子的现象，这对开发和利用带来一定

12、的难度和说服力。参考文献：1、 徐在宽：水葫芦对水质改良效果的研究，江西水产科技，2002年04期2、蔡成翔，王华敏，张宗明：水葫芦对五种重金属离子的去除速率与富集机制研究，广西右江民族师专学报，2002年06期3、江洪涛，张红梅：国内外水葫芦防治研究综述，中国农业科技导报，2003年03期4、 张祖堂，李强：水葫芦代粪草栽培姬松茸试验初报，食用菌，2003年05期5、崔立，肖怀平，陈鲁勇，徐燕，黄赢子，褚建君：淀山湖水葫芦用于饲喂生长育肥猪的效果研究，饲料工业，2004年03期6、杨宣华，麦焯棉，许波，罗岚，潘卫南，罗月兰：水葫芦培养料栽培平菇试验，佛 山科学技术学院学报（自然科学版），20

13、04年03期7、 蔡成翔：水葫芦对 Zn2+、Cd 2+和Fe3+的去除速率，云南环境科学，2005年01期水葫芦的利用与开发案例课题组成员：王宗明、李阳、刘博程、金磊、郑天浩指导教师： 郑国强学科： 植物学一、问题的提出水葫芦，学名凤眼莲 (Eichhornia crassipes) ，雨久花科，俗称布袋莲、水荷花、假水仙。 水生直立或漂浮草本。叶直立，卵形或圆形，光滑，叶柄长或短，中部以下膨大如球，基部 有鞘状苞片，花茎单生，中部亦具鞘状苞片，穗状花序呈蓝紫色。水葫芦是 50 多年前从南 美的巴西引进来的， 属外来物种。 它喜欢生长于温暖向阳及富含养分的水域中， 无性繁殖能 力特别强，每年

14、的九、十月份是生长旺季。在适宜的条件下，每 5 天就能繁殖新株，也能开 花结实产生种子而进行有性繁殖， 一枝花大约结 300 粒种子。 一公顷水面的水葫芦就能挤满 200 万株，重达 300 多吨。在富营养化水体中水葫芦生长速度近乎疯狂，若不及时打捞，会覆盖水面，堵塞河道， 影响航运，阻碍排灌，在汛期阻碍水流，最终腐烂变臭，污染水质。浓密的水葫芦还降低了 光线对水体的穿透能力， 影响水底生物的生长， 并增加水中二氧化碳的浓度， 降低水产品产 量，因此有些学者将之列为“世界十大害草”之一。水葫芦现已在中国很多地区泛滥成灾。 如在杭州富春江水库， 这些水生植物一大片一大 片地连在一起， 放眼望去水

15、面俨然是一片看不到边的绿色草地， 有些地方的厚度居然达到四 五十厘米。 多年来， 受水葫芦之害的富春江水力发电厂、 严子陵钓台管理处等单位，每年都 要组织人力打捞处理 1000 多吨水葫芦，以保证正常航运和发电，为此要耗费不小的人力、 财力。如上海市市容环卫部门和水利部门每年也要花掉近 500 万的打捞费， 打捞水葫芦等漂 浮垃圾，在水葫芦生长高峰期，总重量约有 200 万吨的水葫芦覆盖了上海市约 25%的内河水 域。为此，上海市曾每天出动 2000 多条船， 8000 多人次，打捞水葫芦上万吨。开发利用，趋利避害是解决水葫芦问题的核心。二、水葫芦开发和利用的现状据我们调查，现在对水葫芦的开发

16、和利用主要有：1、鲜水葫芦的简单利用：一是制成蔬菜，水葫芦的鲜花、嫩叶、茎鲜味可口，清香甜 润，可直接食用，也可作鲜汤、菜食用； 二是制成饲料，水葫芦叶、茎切碎用作鸡、 鸭、鱼、 猪、牛、羊等禽、畜的青饲料，每亩年产量60吨以上，可供3040头猪饲用；三是将根和枯叶用作复合肥料的原料。2、利用水葫芦鲜汁，从中提取营养素，加工提炼食品、保健品、药品及营养添加剂。水葫芦内含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸、 胡萝卜素、 总黄酮等营养物质和多种微量元 素，是极具开发潜力的物种。每亩水面可产水葫芦 60吨以上， 鲜汁可提取 40吨，鲜汁既可 用于功能饮料的营养添加剂， 又可将鲜汁萃取干粉， 它是一种高级

17、营养素， 既可作食品饮料 和营养添加剂， 也可作保健品和药品。 水葫芦含有丰富的蛋白质， 一株去除了水分的干水葫 芦含 20%蛋白质，含量是一粒大豆的一半。这意味着，若有5 万公斤的水葫芦，去除 90%以上的水分，剩下 0.5万公斤干水葫芦，相当于 2500公斤大豆。3、 利用干渣、根和枯叶作肥料。水葫芦榨汁后的干渣约占10%；根、叶粉碎烘干后每 亩约 2 吨，以 40%的配比，可生产复合肥料 5 吨。目前，中科院武汉水生所已成功生产出水 葫芦复合肥。4、净化污水。事实上，水葫芦是净化污水的“生态功臣”。专家指出，在适宜条件下，一公顷水葫芦能将 800人排放的氮、磷元素当天吸收掉。24小时内每

18、克干重水葫芦能从污水中除去隔0.67毫克、铅0.176毫克、汞0.150毫克、银0.65毫克、钴0.57毫克、锶0.54 毫克。一般情况下，3年时间内它就可将污水净化到常用水质标准，而投资仅需现行治污工程的20%以下。研究表明，水葫芦甚至能将富营养水质转化成可直接饮用水。利用水葫芦净 化污水是一种成本低廉、节约能源、效益较高的简便易行方法。5、制作盆景。其实，水生植物作为盆景从来都是方便而新鲜的，水葫芦也不例外。如上海、广州有些单位，他们把水葫芦变为盆景，成为美化环境的有用植物。有关植物专家介绍，水葫芦作为普通绿色植物，成活率非常高，因此种植起来简单。6、制作家具。由于水葫芦不需花钱买，每当夏

19、秋季节，水葫芦生长旺盛，只要花一些人工下河捞取就行。 而且由水葫芦制成的家具不含甲醛，兼有环保、新颖等特色， 所以特别受一些白领和艺术家的追捧。如2003年成立的上海水葫芦环保家具有限公司，是一家注册资本仅50万，但第一年就实现利润 40万的公司。目前该公司一个月要生产 300件家具，但 还跟不上市场的需求。7、种植食用菌。古田县长安汽车有限公司的职工将水葫芦用于试种食用菌获得成功。他们将水葫芦粉碎渣试种竹荪、大球盖菇各一平方米，于2004年底获得收成：大球盖菇收11公斤，产量与现行用木屑、稻壳、刨花等为培养基的种植方式基本相同；竹荪收成0.25公斤（干品），略低于现行的用棉籽壳为培养基的0.

20、3公斤（干品）左右，但用水葫芦粉碎渣作培养基因其易腐烂，生长期可提前约一个月。之后，他们又进行了食用菌生产中最难的 银耳试种，经过发酵、晾晒以及改变辅料配方等一系列反复试验，终于在鸡年来临前夕获得成功：试种的10袋用水葫芦粉碎渣作培养基因的银耳菌筒，除了个别菌穴感染变黑外，袋 袋均长出银耳，一般均有碗大，朵型、色泽于平常无异。8、利用水葫芦治病。水葫芦可以医治多种疾病。中国人的祖先早就发现了水葫芦的医药价值。根据古书神农本草经、本草纲目、本草遗、滇南本草的记载，其中描述 的浮萍、水葫芦的形象，与现在的水葫芦非常相似，入药效果极好。本草纲目水萍篇明确表示，水萍可医治伤寒、水肿、消渴、吐血、手脚发

21、冷、脱肛、风热隐疹、风热丹毒、汗斑癜风、大风痢疾、毒肿初起，甚至可烧烟去蚊。今天的中药大辞典也清晰地写着：水葫芦，清热解毒、祛风出湿。治热疮、关节炎、风湿病。可内服也可外敷。配藻莎可治风热感冒， 配升麻可透发斑疹，也可行水消肿，配蝉蜕可治皮肤瘙痒。三、我们的研究1、水葫芦营养物质的定性检测原料欲鉴定成分试齐颜色变化有无水葫芦鲜汁淀粉碘液有无变监葡萄糖斐林试剂有否砖红色沉淀脂肪苏丹川有无橘黄色蛋白质双缩脲试剂有无紫色2、水葫芦营养物质的定量检测取1000克水葫芦，测定其中糖类、脂类、蛋白质的含量3、饲养法用水葫芦饲养几只鸡或鸭，看有无异常出现，或有异常情况时是否与水葫芦有关。4、水葫芦净化污水的

22、鉴定（借助浙江大学生化实验室资源）把河水放入5盆花盆，每盆种植几株水葫芦，每隔一天测定5盆水中各元素平均含量。种植.、八 刖1天后2天后3天后4天后5天后6天后7天后8天后9天后10天后11天后12天后13天后14天后15天后16天后氮磷镉铅银铊钻锶汞5、种植食用菌的尝试用水葫芦粉碎渣试种蘑菇、香菇、平菇、金针菇等食用菌。6、市场调查杭州有无利用水葫芦作原料的产品四、小结1、由于本课题在2005年3月确定，4月通过。而水葫芦的生长有季节性，每年的九、 十月份是生长旺季。所以由于材料的原因，有些实验只有在九、十月份才能进行。2、水葫芦富集重金属离子能力很强，必然会影响食用和做培养基。但开发和利用

23、的水葫芦，都是在江河湖泊中自然生长的，都有可能有富集重金属离子的现象，这对开发和利用带来一定的难度和说服力。3、 本课题研究的意义：（1）学生科技创新能力的培养。（2）开发和利用水葫芦，既可 减少危害，又能带来巨大的社会效益。4、科技创新活动的研究，是一项痛并快乐着的活动。我们坚信，只要我们努力地坚持， 耕耘总会有收获的。参考文献：1、 徐在宽：水葫芦对水质改良效果的研究，江西水产科技，2002年04期2、蔡成翔，王华敏，张宗明：水葫芦对五种重金属离子的去除速率与富集机制研究，广西右江民族师专学报，2002年06期3、 江洪涛，张红梅：国内外水葫芦防治研究综述，中国农业科技导报，2003年03

24、期4、 张祖堂，李强：水葫芦代粪草栽培姬松茸试验初报，食用菌，2003年05期5、崔立，肖怀平，陈鲁勇，徐燕，黄赢子，褚建君：淀山湖水葫芦用于饲喂生长育肥猪的效果研究，饲料工业， 2004 年 03 期6、杨宣华，麦焯棉，许波，罗岚，潘卫南，罗月兰：水葫芦培养料栽培平菇试验，佛 山科学技术学院学报 （自然科学版 ） ，2004 年 03 期7、蔡成翔：水葫芦对 Zn2+、Cd 2+和Fe3+的去除速率，云南环境科学， 2005年01期痛并快乐着辅导学生进行科技创新项目研究的心得体会郑国强2004 年 7 月，参加完在青岛二中举行的“中国科协青少年创新人才培养项目”教师培 训班后， 心中时刻涌现

25、出一股冲动， 一股强烈的辅导冲动， 很想马上组织一批学生来进行科 技创新项目的研究。但此时学校已经放暑假，学生都有自己的安排，没能如愿。2004 年 9 月，好不容易等到学生开学。心中的这股强烈的冲动虽已有点淡淡地隐退， 但至少还驱使自己马上行动， 马上想去组织成立科技创新研究小组。 但学生对报名的冷淡却 给我泼了盆冷水， 也许受高考指挥棒和学校管理的影响， 学生对科技创新的研究根本没有我 这么高的热情。 特别是自己教的高二， 学生间的学习竞争非常激烈， 他们的学习压力也很大。 他们要参加杭州市的统一测试， 要参加浙江省的高中会考， 部分学生还要参加浙江大学的选 拔考试。所以高二的学生积极性并

26、不高。2004年 10月，在高二学生无望的情况下，利用自己在分管高一的工作之便，成立了科 技创新研究小组。 小组成立后， 利用几个中午的时间对他们进行了动员和研究前的技术指导。2004年 11 月，研究小组开始讨论研究的课题。由于有前面的辅导铺垫，小组马上确立 了一个研究课题 中学生早餐情况调查与分析 。确定此课题时， 我们考虑较多的是可行性， 实验室的现有条件能否提供支持。 但在研究中， 我们发现这个选题虽然能对中学生及有关部 门提出创设性的建议， 但由于诸多原因， 基本上不能改变现状。 同时我们也发现这个选题虽 然合科学，内容、方法和材料使用都正确；也有价值，特别对中学生有指导作用，学生研

27、究 后也有收获； 也可操作， 学生能自己设计并完成； 也保安全， 不会伤害学生， 不会破坏环境。 但此课题创新性不够，国内已有相关研究，我们的内容、思路、方法上都没有创新。最后我 们不得不放弃了此课题。2004年 12月，我们又确立了另一个课题杭州市区行道树的现状与对策。我们的思路是： （ 1 ）杭州作为一个国家级的风景旅游城市，行道树是美化市容的一个重要环节， 杭州市民及外地游客对现状满意吗？（ 2）行道树除美化外，还有吸尘、杀菌、减少环境污染等 作用，现在的行道树可行吗？ （ 3）有关部门在行道树的管理上做了哪些工作？到位吗？（4） 杭州市区的行道树在品种、 布置、 管理上有哪些需要改进的

28、地方？当我们把该选题提交专家 审议时，专家的意见是： 提交的立项是有关环境保护的课题， 具有实践意义。但根据你们提 交的几点问题， 应该说是一项调研性课题， 还是不能充分的锻炼和培养学生设计课题内容和 动手的能力。 建议从培养学生掌握实验技术， 设计课题内容的技术路线、 方案上再重新计划 一下。最后我们又放弃了。2005年 3 月，我们又确立了一个课题水葫芦的利用与开发 。我们的研究思路是：水 葫芦，近年来被视作是一种“毒草” ，被视为一种污染环境的有害生物，困扰着我国绝大多 数的南方城市。 人们为如何消除它的危害而伤透了脑筋。 怎样积极利用与开发水葫芦是我们 研究的主要目的。我们采用调查与实

29、验的方法，对水葫芦的利用价值、 利用现状、 利用的方 法和途径、开发前景进行了研究，提出了自己的建设性意见。实验方法： （ 1）鉴定水葫芦中 糖类、脂肪、蛋白质的成分，探讨水葫芦能否食用或作为饲料。 （ 2）通过设计一系列对照实 验，探讨水葫芦对 N、P、重金属等有吸收作用，从而可用于治理污水等。辛勤的耕耘终于 得到了回报，我们通过了此课题。漫长地探索，让我们体验了煎熬的痛苦。 课题的通过，又让我们尝到了胜利的喜悦。我 们知道通过选题仅仅是第一步， 接下来的开题报告， 我们在取得成功的背后， 也是一个不断 探索和完善的过程， 而且后面还有课题开展与研究， 我们知道后面的路还很长， 但我们坚信，

30、 只要我们努力地坚持，耕耘总会有收获的。关于氯酸钾催化分解催化剂的研究性学习课题组成员： 王冰青 戴逸明指导教师： 周红军实验目的：在学习和实验中， 我们发现实验室制取氧气提到或用到的催化剂大多都是二氧化锰。作为催化剂，最重要的是能做到平稳、安全、快速，另外还要考虑经济方面的因素。那么二氧 化锰作为催化剂有哪些优点？除了二氧化锰， 哪些物质还可以替代它作为催化剂和氯酸钾反 应并能很快制备氧气？哪种物质的催化效果做好， 且成本较低？同一种催化剂， 与反应物以 什么样的比例混合催化效果最好？为了回答这些疑问， 我们进行了一系列的实验， 并通过分 析比较的方法来找出问题的答案。实验一：催化剂的选取1

31、. 实验器材：酒精灯、铁架台、试管、单孔塞、导气管若干、胶管若干、500ml 量筒、水槽、秒表、托盘天平2. 实验药品：KCIQ、MnO、CuO FezO、Al 2Q、黄泥土3. 实验步骤：(1) 如图连接装置，并检查装置气密性(2) 在试管中加入 KCIQ3g，第一个试管不加催化剂，其他的试管分别加入MnO、CuOFbO、Al 26 C2C3、黄沙各 0.5g(3) 加热，记录反应开始的时间，并从反应开始起每 10秒记录一次排出气体的体积(以气泡均匀连续冒出为反应开始的标志)(4) 整理数据，画出表格和图象图1不同种类催化剂相同配比催化效果对比表1不同种类催化剂相同配比催化效果对比催化剂开始

32、反 应时间(s)10s后 (mL)20s后(mL)30s后(mL)40s后(mL)50s后(mL)60s后(mL)现象无MnO 22150CuO595912161921熔化、无异味Fe2O3517203457熔化、有少量异味Al 2O337141520262934几乎不熔化，无异味Cr2O344134070熔化、有强烈异味黄沙514711162534熔化并顺试管流下，无异味4.数据分析:从图像和表格中，我们不难看出，在催化剂与氯酸钾的质量比相同时，MnO2、Fe2O3、CQO3的催化效率较高，但 C2O3催化时放出大量刺激性气味气体，查资料知此气体是氯气，制得 的氧气不纯，故不考虑。Fe2O3

33、催化时氯酸钾会熔化，可能使试管破裂，不安全。而CuO、AI2O3、黄沙催化效率太低。故应选用MnO2,因此我们决定用 MnO2做接下来的实验。实验二：催化剂的用量1. 实验器材：酒精灯、铁架台、试管、单孔塞、双孔塞、导气管、胶管、 500ml量筒、500ml洗气瓶、 秒表、托盘天平2. 实验药品：KCIO3、MnO23. 实验步骤：如图安装好仪器，向水槽中加满水，检查装置气密性。取氯酸钾10g，分成5等份，分别装入准备好的试管当中。在试管当中分别加入 0.05g、0.1g、0.2g、0.5g、1.0g的二氧化锰， 记录气泡均匀连续冒出时所用的时间及此后每10秒气体的体积，并记录制取200m气体

34、所需时间。4 整理数据，画出表格和图象不得用于商业用途仅供个人参考表2同种催化剂不同配比催化效果对比质量比例开始反 应时间（s）10s后(ml)20s后(ml)30s后(ml)40s后(ml)50s后(ml)200mL耗时(s)现象0.05g1:40271050576576197熔化，无异味0.1g1:20313567778793177部分熔化，无异味0.2g1:102346708798110990.41:52034657989951160.5g1:4211520345776131熔化，有少量异味0.72:71919345667831451g1:2202151616975170该图以制取200

35、mL氧气所需时间为纵坐标， 催化剂与氯酸钾的配比 （顺序同上）为横坐 标。图2同种催化剂不同配比催化效果对比5. 数据分析：从图像和表格中，我们发现：反应速率与二氧化锰的质量并不是一个简单的正比例关系。 当二氧化锰与氯酸钾的质量比为 1:2时，反应最为剧烈，得到200毫升氧气所需时间也最短。 随着催化剂的增加，产气速率逐渐减缓。考虑到反应速率以及反应的可控制性，当二氧化锰与氯酸钾的质量比为1: 4到1 : 5这个范围中时，反应速率适中且平稳，是最佳配比。根据我 们查阅化学实验手册，我们所得的实验结论与文献记载基本吻合。实际问题：催化剂的价格通过查找资料，我们得到以下数据:催化剂单价（元/kg）

36、MnO 296CuO88Fe2O328Al 2O34962O3292黄沙可自备可见，对于经济条件不好的地区，可以选用价格便宜且催化效果较好的氧化铁作催化剂。结论：在氯酸钾催化分解的实验中，最佳催化剂是二氧化锰，最佳配比在1 : 4到1 : 5之间,如果条件不允许，可以用氧化铁代替二氧化锰。感想：通过本次研究性学习， 我们锻炼了独立思考、 勇于创新的能力，懂得了实践出真知的道 不得用于商业用途仅供个人参考理。只有勤奋钻研、不畏艰辛，才能有收获。参考文献 ：1 闵凡新，付立海，于建军，李香梅实验室制备氢气催化剂的选用及用量探讨2 朱炜，刘志敏对加热氯酸钾制氧气实验中催化剂的研究 开展课题研究的心得

37、与体会 研究性学习是指学生在教师的指导下， 从自然、 社会和学生自身生活中选择和确定研究 专题，以类似科学研究的方式，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。研究性 学习课程是教育部 全日制普通高级中学课程计划 中综合实践活动课的重要组成部分。 学 科教学中落实研究性学习，是提高教育教学质量的关键。 笔者在化学教学过程中， 采用“以 实验为载体、以课堂为阵地、开展专题研究”的教学策略，组织学生开展研究性学习，收到 较好的效果。下面谈谈实施的做法和体会。一、确定教学策略的依据 化学是一门实验为基础的学科， 化学知识的探究与发现通常是以实验研究为手段的。 同 样的， 学生在中学阶段习得化学知

38、识， 通常也是在化学实验的帮助下进行的， 这就决定了化 学实验在教学中的地位。同时由于实验研究（探究）过程将用到科学研究方法和学科思想， 很好地展示知识的发生发展过程和科学研究过程； 而且实验具有现象直观性、 趣味性和和实 验内涵的探究性等特点， 可以激发学生学习和探究的兴趣。 这就为开展研究性学习奠定坚实 的基础。针对目前的班级授课制、 高中学生的学习任务重、 知识基础能力水平较低、 学习精力和 时间有限、 研究性学习经验贫乏、社会（或社区）以及家长的参与支持程度不高甚至不太支 持等种种现状， 开展大规模、大课题、长时间的、以一些现实问题为背景的化学研究性学习 还存在相当大的困难。 这就决定

39、了开展研究性学习必须以课堂为主阵地、 以小专题为研究对 象。基于上述两点认识，笔者采用了“以实验为载体、以课堂为阵地、开展专题研究”的教 学策略。希望通过教师的指导、 参与和帮助下，以化学课堂为主要阵地、结合教学内容确立 适当的研究小专题、 借助实验探究这一形式， 确保研究性学习在化学教学中得以持续深入的 开展。二、小专题研究性学习在化学课堂中的实施 研究性学习的一般操作程序和流程为：结合拟定的“以实验为载体、以课堂为阵地、开展专题研究”的教学策略，在化学课堂 中实施研究性学习具体可以分为以下五个步骤：1、问题提出：教师结合教学内容，由教师提出问题或者引导学生提出在学习中遇到的 问题， 确立课

40、题研究方向或题目， 这是开展研究性学习的前提。 当然提出的问题或制订的题 目必须是有探究价值。 （有没有探究价值的标准是能否激发学生的研究兴趣、学生能否应用 已经有的知识和条件通过充分的思维和实验、并在课堂规定的时间内完成或基本能够完成、 对训练学生科学方法和探究意识是否起到重要的作用。 ）2、问题论证：对该问题出现的可能原因进行猜想，并与其他同学交流和探讨，从而理 清问题解决的初步思路，这是开展研究性学习的基础。3、拟订实验方案：设计实验方案是开展研究性学习最关键的一步。方案设计的优劣决 定研究方向和解决问题能否成功。 基于研究是以实验为手段， 因此应该从以下几个方面去考 虑： 1）实验中用

41、到什么原理； 2）可能存在那些实验方案； 3）实验过程中的实验条件需要 如何控制； 4）实验过程中可能出现什么问题； 5）实验过程中的意外事故如何处理； 6）如 何处理实验结果以得到实验结论等； 7）实验过程小组人员的分工等。 （当然并不一定在每个 实验中都要列出这些内容。学生应根据实验的具体需要来拟订。 ）4、开展实验实施：按照实验方案中规定的操作、注意事项和小组成员的分工展开实验 研究。实验过程中应该注意收集实验结果（含实验现象、化学事实、实验数据、实验中的异 常等内容）。5、整理、处理实验结果。对收集到的实验结果进行研究、谈论、分析、综合等处理， 初步得出结论。在此基础上总结、汇报研究成

42、果。四、几点体会1、更新教育理念是保证研究性学习得以顺利开展的前提和保证。长期以来，由于传统 教学观念的影响，教学中存在过于注重知识传授的倾向， 过于强调接受学习、死记硬背、机 械训练的现象， 严重地影响学生学习主动性和创新性。 而现代教学的目的在于帮助学生进行 有效学习， 使每个学生得到全面、 充分的发展。 这就要求教师教学中要把学生置于学习的主 体地位上， 创设能够引导学生主动参与的教育环境， 激发学生学习积极性， 重新调整自己的 角色，尊重学生的想法，与学生平等合作，为学生创设宽松、自由的活动空间。从而引导学 生积极主动学习， 使学习活动成为在教师引导下富有个性的过程。 教师树立这样的教

43、育教学 理念，是开展研究性学习的前提和保证。2、正确处理好教师在小专题研究性学习中的作用。基于学生知识能力贫乏、研究性学 习经验缺乏等事实， 发挥教师在专题探究中的指导和帮助作用很重要。 教师的指导有利于学 生有效地开展探究，提高课堂学习（实验）的效益。当然，为了使学生更好地体验研究的过 程，培养学生的自主能力，教师的“导”应该注重方式、方法和技巧，过多的“导”甚至包 容替代将无法实现预期的功能。 从教学实际来看， 在开展小专题研究性学习初期， 应该给予 较为充分的、全程式的指导，随着教学的深入，教师的“导”应该逐步减少，应该从全程式 的指导转为局部的、 关键之处的指导，如对学生课题确定的把关（是否具有研究价值、 基于 现有知识水平能否解决） 、开展实验研究（实验操作方案是否合理、操作是否遵循要领、是 否存在危险等） 、整理实验结果（采用的方法是否正确、结论是否科学合理）等，最后放手 让学生自己开展研究。3、设计的课题应合理、有效。由于采用这种策略进行教学，课题一般都是在课堂中落 实，因此，课题的安排应该注意难易性和广度性。课题过难过易，都不利于研究：过难或范 围广度过大， 学生无法在指定的时间内完成， 而且学生