利用手持技術改進催化劑對H2O2分解速率的實驗

潘淇 胡明華

摘 要：本文簡要介紹過氧化氫的催化分解反應在傳統實驗教學中只能通過用肉眼來觀察看到氣泡的生成，缺少具體數據的支持，而利用手持技術實驗具有操作簡便、圖表直觀和數據處理快捷的功能，可以通過探究三氧化二鐵、二氧化錳對過氧化氫分解的影響因素，進而比較它們的催化效果，提高實驗教學效果，吸引學生的興趣，培養學生的學科素養。

關鍵詞：手持技術；H2O2分解速率；催化效果

目前，在國家新課程改革深入推動下，在傳統的中學化學實驗教學中，針對關于過氧化氫的催化分解反應實驗，因實驗條件的限制，學生只能通過用肉眼來觀察看到生成氣泡的多少和快慢來判斷過氧化氫分解速率的情況，導致學生對相關實驗現象觀察不明顯，對相關反應過程產生疑惑，使得學生的學習興趣不強，對培養學生的核心學科素養極其不利。為此，在新課程改革的要求下，本文結合現代信息技術對過氧化氫的催化分解速率實驗，利用手持實驗對實驗進行改進，使得實驗現象更明顯，操作簡便、圖表直觀和數據處理快捷，全面提高實驗的教學效果。具體過程改進如下：

實驗原理

2H2O2=2H2O+O2↑

該反應在不同類型的催化劑作用下，反應速率不同。探究三氧化二鐵、二氧化錳對過氧化氫分解的影響，進而比較它們的催化效果。可以利用壓力計測定密閉容器中單位時間內壓力的增加快慢來感知催化劑對反應速率的影響。

實驗儀器

探世界萬能數據采集器、氣壓傳感器、電子天平、磁力攪拌器、塑料注射器（2.5 mL）、50mL錐型瓶、量筒、研缽、蒸發皿、燒杯、玻璃棒、酒精燈。

實驗藥品

蒸餾水、30%H2O2、MnO2 、Fe2O3。

實驗步驟

第一，將MnO2、Fe2O3固體放在研缽研成細粉末，并密封裝好待用。按實驗裝置圖連接好儀器，確保氣密性良好，實驗在室溫下進行。

第二，取5mL30%H2O2與25 mL蒸餾水混合配制成5%的H2O2溶液。稱取0.04gMnO2，放入50 mL錐型瓶中，再加入8 mL蒸餾水和攪拌磁子，將注射器筒中的空氣全部排空，塞上膠塞，封好。拔出注射器的塑料部分，吸入2 mL配好的H2O2溶液，安裝備用。

第三，開啟和設置數據采集器：端口1連接氣壓傳感器；數據采集速率：l0/s，采集總量：2000，顯示模式：曲線。

第四，開啟磁力攪拌器，用中速攪拌，注入2 mLH2O2溶液，反應馬上開始，采集數據。

第五，分別再取0.074gFe2O3 （保持與MnO2物質的量一致）重復上述實驗，并做一組空白對照實驗。

數據處理

將采集到的數據導入電腦，用Origin 6.0軟件處理數據，得到反應前后壓力隨時間的變化曲線圖，取上升部分進行線性擬合處理，可求得各催化劑分解反應的動力學方程，進而從斜率的大小來分析催化劑對該反應影響的大小。采集的數據分析如下：

通過對比分析可知，Fe2O3、MnO2對過氧化氫分解都有一定的催化作用，其中催化效果：MnO2> Fe2O3現象更明顯，且能很好地對過氧化氫分解過程向學生解釋。

結語

綜上可知，把現代信息技術運用于實驗教學中，不僅能提高實驗教學的效果，并能更好地體現新課程改革的理念，提高學生學習的興趣，全面培養學生的學科核心素養。

基金項目：主持貴州省級本科教學工程項目（教學內容與課程體系改革項目）“化學師范生校地實踐教學合作指導模式的研究——以遵義師范學院為例”

（作者單位：遵義師范學院化學化工學院）

【參考文獻】

[1]陳少俊，張瑞偉，衷明華.手持技術探究濃度對化學反應速率的影響[J].中學化學教學參考，2016（02）.

[2]吳曉紅，任斌，徐建菊. 探究水泥負載二氧化錳催化分解過氧化氫的最佳條件[J].化學教育，2017（26）.