利用手持技术改进催化剂对H2O2分解速率的实验

潘淇 胡明华

摘 要：本文简要介绍过氧化氢的催化分解反应在传统实验教学中只能通过用肉眼来观察看到气泡的生成，缺少具体数据的支持，而利用手持技术实验具有操作简便、图表直观和数据处理快捷的功能，可以通过探究三氧化二铁、二氧化锰对过氧化氢分解的影响因素，进而比较它们的催化效果，提高实验教学效果，吸引学生的兴趣，培养学生的学科素养。

关键词：手持技术；H2O2分解速率；催化效果

目前，在国家新课程改革深入推动下，在传统的中学化学实验教学中，针对关于过氧化氢的催化分解反应实验，因实验条件的限制，学生只能通过用肉眼来观察看到生成气泡的多少和快慢来判断过氧化氢分解速率的情况，导致学生对相关实验现象观察不明显，对相关反应过程产生疑惑，使得学生的学习兴趣不强，对培养学生的核心学科素养极其不利。为此，在新课程改革的要求下，本文结合现代信息技术对过氧化氢的催化分解速率实验，利用手持实验对实验进行改进，使得实验现象更明显，操作简便、图表直观和数据处理快捷，全面提高实验的教学效果。具体过程改进如下：

实验原理

2H2O2=2H2O+O2↑

该反应在不同类型的催化剂作用下，反应速率不同。探究三氧化二铁、二氧化锰对过氧化氢分解的影响，进而比较它们的催化效果。可以利用压力计测定密闭容器中单位时间内压力的增加快慢来感知催化剂对反应速率的影响。

实验仪器

探世界万能数据采集器、气压传感器、电子天平、磁力搅拌器、塑料注射器（2.5 mL）、50mL锥型瓶、量筒、研钵、蒸发皿、烧杯、玻璃棒、酒精灯。

实验药品

蒸馏水、30%H2O2、MnO2 、Fe2O3。

实验步骤

第一，将MnO2、Fe2O3固体放在研钵研成细粉末，并密封装好待用。按实验装置图连接好仪器，确保气密性良好，实验在室温下进行。

第二，取5mL30%H2O2與25 mL蒸馏水混合配制成5%的H2O2溶液。称取0.04gMnO2，放入50 mL锥型瓶中，再加入8 mL蒸馏水和搅拌磁子，将注射器筒中的空气全部排空，塞上胶塞，封好。拔出注射器的塑料部分，吸入2 mL配好的H2O2溶液，安装备用。

第三，开启和设置数据采集器：端口1连接气压传感器；数据采集速率：l0/s，采集总量：2000，显示模式：曲线。

第四，开启磁力搅拌器，用中速搅拌，注入2 mLH2O2溶液，反应马上开始，采集数据。

第五，分别再取0.074gFe2O3 （保持与MnO2物质的量一致）重复上述实验，并做一组空白对照实验。

数据处理

将采集到的数据导入电脑，用Origin 6.0软件处理数据，得到反应前后压力随时间的变化曲线图，取上升部分进行线性拟合处理，可求得各催化剂分解反应的动力学方程，进而从斜率的大小来分析催化剂对该反应影响的大小。采集的数据分析如下：

通过对比分析可知，Fe2O3、MnO2对过氧化氢分解都有一定的催化作用，其中催化效果：MnO2> Fe2O3现象更明显，且能很好地对过氧化氢分解过程向学生解释。

结语

综上可知，把现代信息技术运用于实验教学中，不仅能提高实验教学的效果，并能更好地体现新课程改革的理念，提高学生学习的兴趣，全面培养学生的学科核心素养。

基金项目：主持贵州省级本科教学工程项目（教学内容与课程体系改革项目）“化学师范生校地实践教学合作指导模式的研究——以遵义师范学院为例”

（作者单位：遵义师范学院化学化工学院）

【参考文献】

[1]陈少俊，张瑞伟，衷明华.手持技术探究浓度对化学反应速率的影响[J].中学化学教学参考，2016（02）.

[2]吴晓红，任斌，徐建菊. 探究水泥负载二氧化锰催化分解过氧化氢的最佳条件[J].化学教育，2017（26）.