用KClO3制取氧气实验的催化剂的选择

刘艳霞

【摘要】初中化学教学中，用氯酸钾制取氧气，催化剂影响着氧气产生的速率。结果表明，在实验室制取氧气最佳催化剂是二氧化锰。本文通过实验对几种催化剂做了比较，进一步验证了结果。

【关键词】催化剂 氧气生成速率 单位时间

1 引言

初中化学教学中，用氯酸钾与催化剂共热制取氧气，制取的氧气用来做木炭在氧气中燃烧、铁丝在氧气中燃烧等氧气的性质实验。若氧气的量不多或产生的速率不快会影响这些实验的效果。短时间内制备足量的氧气与催化剂的选择有非常密切的关系。因此，本文对制取氧气最适宜的催化剂的选择作了如下探究[1]。

2 实验部分

不同催化剂与氯酸钾共热生成氧气的速度不同，单位时间内收集到氧气的体积也不同，催化剂的选取对单位时间内生成氧气的体积即氧气的生成速率有着很大的影响[2]。

2.2 实验用品

仪器：量筒（250ml） 1个，（25ml）1个；

集气瓶（250ml） 1个；

托盘天平，2个 大试管 5个

铁架台，胶塞，导气管，酒精灯，试管夹

药品：氯酸钾，二氧化锰，氧化铝，氧化铁，二氧化硅，氧化铜

2.3 实验步骤

2.3.1 不同催化剂对催化效果的影响

分别称取五份KClO₃，再分别称取MnO₂、Fe₂O₃、CuO、SiO₂、Al₂O₃各三份，按质量比3：1将氯酸钾与氧化物均匀混合，使反应物充分接触按下图装配好实验装置。检查装置气密性，把五种混合物分别装入五支干燥的大试管中，然后按顺序用酒精灯加热，用同一酒精灯加热，控制酒精灯火焰大小一致，火焰跟试管的距离一致（图1）。

（注意事项：用排水法测定氧气体积时注意两点：第一，要冷却到室温；第二，要使量筒里的水面跟集气瓶里的水面高度保持水平，这样才能使集气瓶内的压强跟外界大气压强相等。）

记录从反应开始到结束所用的时间，加以整理并绘成下表1所示。

2.3.2 不同催化剂价格的比较（表2）

3 结果讨论

通过表1，催化效果最佳者为MnO₂，其次为CuO和Fe₂O₃，其中Fe₂O₃的副反应大，由表2，Fe₂O₃的价格最便宜，MnO₂与CuO的价格相近，由于考虑到催化效果和副反应，在初中化学教学中，为了在课堂演示中完成所有规定的实验，所以选用MnO₂作为催化剂与KClO₃共热制氧气是最适宜的。

参考文献

[1] 王允珉，主编.中学化学教学法.上海：华东师范大学出版社，1990.（264-269）

[2] 沈鸿博主编.中学化学教材教法.上海：华东师范大学出版社，1990.（275-284）

[3] 各地中学化学（初三）教学参考资料