氧氣實驗室制法的優化

張擴斌　張大臣

在魯教版九年級化學（上冊）教材中，關于氧氣的實驗室制法的實驗探究，其反應原理是用過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解制取氧氣。

一、原實驗的缺陷

1.實驗現象

實際操作時，由于二氧化錳是黑色粉末，向裝有3～5mL10%過氧化氫溶液的試管中加入少量二氧化錳后，因反應劇烈，急劇產生的氣泡將黑色粉末吹起，呈沸騰狀，試管內壁被黑色粉末所覆蓋，影響了對實驗現象的觀察，破壞了實驗效果。

2.催化劑

實驗操作時，通常將過氧化氫溶液和二氧化錳反應后的上層清液倒出，再加入10%的過氧化氫溶液，觀察到上述反應可重復進行。而粉末狀的二氧化錳較輕，難以做到與清液完全分離，經多次實驗后，就會有一部分二氧化錳隨清液倒出，那么就不能充分說明二氧化錳在反應前后自身的質量保持不變。

3.發生裝置

圖1

使用教材中的發生裝置（如圖1），不能隨時控制反應的發生和停止，造成了藥品的浪費。并且由于反應速率難以控制，會出現反應混合物在反應過程中的“回嗆”現象（由于反應過快，氣體難以順利從導氣管中排出，造成反應容器中氣壓過高，將過氧化氫溶液與二氧化錳的混合物從長頸漏斗上口噴出）。

二、實驗優化

為了使學生更清楚地觀察到H2O2分解生成氧氣的現象，我們將黑色粉末狀的二氧化錳改造成塊狀，大大提高了實驗效果，避免了由于二氧化錳的自身粉末狀對實驗現象產生的干擾。

將MnO2粉末和水泥灰粉按質量比1∶1混合均勻（總量可根據需要控制），加適量水攪拌成糊狀，晾干后敲碎成碎塊狀即可。

實驗效果：

（1）使用碎塊狀的二氧化錳重做上述實驗。實驗現象是：固體周圍均勻地產生大量氣泡，溶液呈無色，反應速率適中。

（2）為了說明二氧化錳在反應中起催化作用，可將上述實驗反應后的清液倒掉，保留塊狀固體。再加入過氧化氫溶液，上述實驗現象依然。該實驗操作可重復進行，實驗現象會重復再現，得出結論：實驗所用塊狀固體可重復使用且未見損耗，可以證明二氧化錳只是加快了過氧化氫的分解速率，而自身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化，是該反應的催化劑。

（3）若使用塊狀二氧化錳作為催化劑，那么根據反應物的狀態、反應條件和生成物的性質，實驗室制取氧氣的發生裝置就可以使用啟普發生器（如圖2）或其簡易裝置（如圖3），從而避免了使用教材中的發生裝置所帶來的不利影響，并能有效地控制反應。endprint

在魯教版九年級化學（上冊）教材中，關于氧氣的實驗室制法的實驗探究，其反應原理是用過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解制取氧氣。

一、原實驗的缺陷

1.實驗現象

實際操作時，由于二氧化錳是黑色粉末，向裝有3～5mL10%過氧化氫溶液的試管中加入少量二氧化錳后，因反應劇烈，急劇產生的氣泡將黑色粉末吹起，呈沸騰狀，試管內壁被黑色粉末所覆蓋，影響了對實驗現象的觀察，破壞了實驗效果。

2.催化劑

實驗操作時，通常將過氧化氫溶液和二氧化錳反應后的上層清液倒出，再加入10%的過氧化氫溶液，觀察到上述反應可重復進行。而粉末狀的二氧化錳較輕，難以做到與清液完全分離，經多次實驗后，就會有一部分二氧化錳隨清液倒出，那么就不能充分說明二氧化錳在反應前后自身的質量保持不變。

3.發生裝置

圖1

使用教材中的發生裝置（如圖1），不能隨時控制反應的發生和停止，造成了藥品的浪費。并且由于反應速率難以控制，會出現反應混合物在反應過程中的“回嗆”現象（由于反應過快，氣體難以順利從導氣管中排出，造成反應容器中氣壓過高，將過氧化氫溶液與二氧化錳的混合物從長頸漏斗上口噴出）。

二、實驗優化

為了使學生更清楚地觀察到H2O2分解生成氧氣的現象，我們將黑色粉末狀的二氧化錳改造成塊狀，大大提高了實驗效果，避免了由于二氧化錳的自身粉末狀對實驗現象產生的干擾。

將MnO2粉末和水泥灰粉按質量比1∶1混合均勻（總量可根據需要控制），加適量水攪拌成糊狀，晾干后敲碎成碎塊狀即可。

實驗效果：

（1）使用碎塊狀的二氧化錳重做上述實驗。實驗現象是：固體周圍均勻地產生大量氣泡，溶液呈無色，反應速率適中。

（2）為了說明二氧化錳在反應中起催化作用，可將上述實驗反應后的清液倒掉，保留塊狀固體。再加入過氧化氫溶液，上述實驗現象依然。該實驗操作可重復進行，實驗現象會重復再現，得出結論：實驗所用塊狀固體可重復使用且未見損耗，可以證明二氧化錳只是加快了過氧化氫的分解速率，而自身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化，是該反應的催化劑。

（3）若使用塊狀二氧化錳作為催化劑，那么根據反應物的狀態、反應條件和生成物的性質，實驗室制取氧氣的發生裝置就可以使用啟普發生器（如圖2）或其簡易裝置（如圖3），從而避免了使用教材中的發生裝置所帶來的不利影響，并能有效地控制反應。endprint

在魯教版九年級化學（上冊）教材中，關于氧氣的實驗室制法的實驗探究，其反應原理是用過氧化氫在二氧化錳的催化作用下分解制取氧氣。

一、原實驗的缺陷

1.實驗現象

實際操作時，由于二氧化錳是黑色粉末，向裝有3～5mL10%過氧化氫溶液的試管中加入少量二氧化錳后，因反應劇烈，急劇產生的氣泡將黑色粉末吹起，呈沸騰狀，試管內壁被黑色粉末所覆蓋，影響了對實驗現象的觀察，破壞了實驗效果。

2.催化劑

實驗操作時，通常將過氧化氫溶液和二氧化錳反應后的上層清液倒出，再加入10%的過氧化氫溶液，觀察到上述反應可重復進行。而粉末狀的二氧化錳較輕，難以做到與清液完全分離，經多次實驗后，就會有一部分二氧化錳隨清液倒出，那么就不能充分說明二氧化錳在反應前后自身的質量保持不變。

3.發生裝置

圖1

使用教材中的發生裝置（如圖1），不能隨時控制反應的發生和停止，造成了藥品的浪費。并且由于反應速率難以控制，會出現反應混合物在反應過程中的“回嗆”現象（由于反應過快，氣體難以順利從導氣管中排出，造成反應容器中氣壓過高，將過氧化氫溶液與二氧化錳的混合物從長頸漏斗上口噴出）。

二、實驗優化

為了使學生更清楚地觀察到H2O2分解生成氧氣的現象，我們將黑色粉末狀的二氧化錳改造成塊狀，大大提高了實驗效果，避免了由于二氧化錳的自身粉末狀對實驗現象產生的干擾。

將MnO2粉末和水泥灰粉按質量比1∶1混合均勻（總量可根據需要控制），加適量水攪拌成糊狀，晾干后敲碎成碎塊狀即可。

實驗效果：

（1）使用碎塊狀的二氧化錳重做上述實驗。實驗現象是：固體周圍均勻地產生大量氣泡，溶液呈無色，反應速率適中。

（2）為了說明二氧化錳在反應中起催化作用，可將上述實驗反應后的清液倒掉，保留塊狀固體。再加入過氧化氫溶液，上述實驗現象依然。該實驗操作可重復進行，實驗現象會重復再現，得出結論：實驗所用塊狀固體可重復使用且未見損耗，可以證明二氧化錳只是加快了過氧化氫的分解速率，而自身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化，是該反應的催化劑。

（3）若使用塊狀二氧化錳作為催化劑，那么根據反應物的狀態、反應條件和生成物的性質，實驗室制取氧氣的發生裝置就可以使用啟普發生器（如圖2）或其簡易裝置（如圖3），從而避免了使用教材中的發生裝置所帶來的不利影響，并能有效地控制反應。endprint