探究影响过氧化氢分解速率的因素

河北省霸州市第八中学 杨海燕

探究影响过氧化氢分解速率的因素

河北省霸州市第八中学 杨海燕

一、发现问题

化学是一门以实验为基础的科学，化学实验能激发学生强烈的求知欲。在学习实验室制取氧气时，同学们发现老师把30%的过氧化氢溶液稀释到5%后再加入到二氧化锰中制取氧气。他们问老师为什么不用30%的过氧化氢溶液直接制取氧气，老师说30%的过氧化氢溶液太浓，反应太快，不易收集氧气。同学们听完后又提出了新的问题：过氧化氢分解速率与什么因素有关呢？

二、猜想与假设

老师让同学们自己思考交流影响过氧化氢分解速率的因素，同学们讨论后认为，过氧化氢的分解速率与过氧化氢溶液的浓度有关、与是否使用催化剂有关。老师又补充了一条，过氧化氢的分解速率还与温度有关：当温度为60℃时，过氧化氢的分解率约为50%；当温度为90℃～100℃时，过氧化氢的分解率约为90%；当温度为100℃时，过氧化氢急剧分解。加热过氧化氢溶液制得的氧气中混有较多的水蒸气，而用二氧化锰作催化剂分解过氧化氢不需要加热，操作简单，不污染环境。最后，同学们总结影响过氧化氢分解速率的因素有：1.过氧化氢溶液的浓度；2.是否使用催化剂；3.温度。

猜想1

猜想2

猜想3

三、设计实验

如何设计实验方案呢？老师告诉同学们，设计这类实验要用到控制变量法，大致可以分为四步：

1.明确探究问题。我们要探究的是影响过氧化氢分解速率的因素。

2.找全影响因素。影响过氧化氢分解速率的因素有溶液浓度、催化剂、温度。

3.先确定一个研究因素，控制其他因素相同。比如我们要研究温度对过氧化氢分解速率的影响，则要使过氧化氢溶液的浓度相同，使用等量的同种催化剂或都不使用催化剂。为了便于对比观察实验现象，所取过氧化氢溶液的量也要相同。

4.在控制其他因素相同的前提下，改变研究因素。比如我们在探究温度对过氧化氢分解速率的影响时，保持其他因素相同，探究不同温度下过氧化氢的分解速率是否相同。

在明确了控制变量法的基础上，同学们设计出以下实验方案：

1.验证猜想1：过氧化氢溶液浓度对反应速率的影响。常温下，分别取2 mL5%和15%的过氧化氢溶液于两支试管中，分别加入0.5 g二氧化锰，振荡，观察现象。

2.验证猜想2：是否使用催化剂对反应速率的影响。常温下，分别取2 mL 5%的过氧化氢溶液于两支试管中，向其中一支中加入0.5 g二氧化锰，振荡，观察现象。

3.验证猜想3：温度对反应速率的影响。分别取2 mL5%的过氧化氢溶液于两支试管中，把其中一支试管放入盛有60℃热水的烧杯中，观察现象。

四、实验验证，得出结论

同学们按照实验方案分组实验，验证猜想。验证猜想1的同学们观察到，15%的过氧化氢溶液比5%的反应快，得出结论：相同条件下，过氧化氢的浓度越大，过氧化氢分解的速率越快。验证猜想2的同学们观察到，加入0.5 g二氧化锰的过氧化氢溶液反应较快，得出结论：相同条件下，使用催化剂可使过氧化氢分解的速率变快。验证猜想3的同学们观察到，热水中的过氧化氢溶液反应较快，得出结论：相同条件下，温度越高，过氧化氢分解的速率越快。