过氧化氢制取氧气的新方法

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摘要：探究以水泥为载体，制成粒状MnO2催化剂，能解决过氧化氢催化制取氧气过程中MnO2催化剂的回收问题，实验现象明显，使学生易于观察。

关键词：水泥；粒状MnO2催化剂；过氧化氢；实验研究

文章编号：1005－6629(2008)03－0009－02 中图分类号：G633.8 文献标识码：C

传统的用H2O2制取O2的方法常常存在两个问题：（1）我们更多地关注O2的生成量能否使带余烬的木条复燃，往往由于回收麻烦而忽视对催化剂MnO2粉末的回收，MnO2随反应液作废液倒掉，既浪费药品、污染环境，又不利于培养学生的节约意识和环保意识。（2）在实验操作中，如果先在试管中放入MnO2粉末，再加入H2O2，则反应相当剧烈，产生的气流瞬间冲出试管，不利于气体O2的检验和收集。笔者在教学实践中探讨研究了用水泥作载体，用MnO2与水泥按一定比例混合，加水搅拌制作粒状的MnO2催化剂，用于过氧化氢制取氧气的实验，实验效果好，而且较好地解决了催化剂MnO2粉末的回收问题。

粒状MnO2催化剂的制作：按照水泥∶MnO2＝1 ∶4（质量比），加水搅拌成糊状，然后在垫有纸的桌面上压成0.5cm厚的块状，使之阴干２４小时以上，硬化后用小锤敲打成玉米粒大小，用水冲洗掉粉末，再凉干备用。

实验：在一支大试管中装入几粒硬化的MnO2催化剂，然后取5ml 10%H2O2注入大试管，立即发生反应，有大量气泡平稳逸出，用带火星的木条伸入大试管中，木条复燃。反应结束，弃掉反应液，用水冲洗粒状的MnO2，凉干保存，再次利用，不会松散和失效。

几个对比实验：

（1）在试管中先盛放5mL 10% H2O2，再加少量MnO2粉末，MnO2粉末浮在H2O2表面，反应立即发生，化学反应剧烈，产生大量气泡，用带火星的木条伸入试管内，木条复燃。反应完毕，MnO2粉末沉入试管底部，难以回收。

（2）在试管中先放入少量MnO2粉末，再加入5mL 10% H2O2，反应相当剧烈，产生的气流瞬间冲出试管，不利于气体O2的检验和收集。

2. 粒状MnO2的催化实验

先在试管内放入3~4粒粒状的MnO2颗粒，再加入5mL 10% H2O2，化学反应平稳，在硬化的MnO2颗粒表面产生大量气泡，用带火星木条伸入试管内，木条复燃。反应完毕，弃去反应液，MnO2颗粒用水洗净凉干，备下次用。

(3)水泥的催化实验

在试管中先放入少量水泥粉末，再加入5mL 10% H2O2，有微量气泡产生，产生的气泡附着在试管壁上，用带火星的木条检验产生的气体，不能使木条复燃；用手指堵住试管口3分钟，再用带火星的木条伸入试管内，带火星的木条更亮。说明水泥对H2O2分解有微弱的催化作用。

结论：通过以上对比实验得出结论，使用颗粒状MnO2催化剂进行实验产生的O2气流量大，气流均匀平稳，实验现象明显；反应后MnO2催化剂可反复使用，解决了催化剂MnO2粉末的回收问题，节约了药品。操作方便、安全，可以清晰看到H2O2在硬化的MnO2表面迅速分解，致使导管口产生急速的气流声，通过手触感到H2O2分解产生的热量。在整个反应过程中水泥仅作为载体，没有参加化学反应。

通过这种探究实验，使学生体验科学探究的乐趣，强化科学探究意识，激发化学学习的兴趣，增进对科学探究过程的理解，培养科学探究能力，使学生获得学习成功的喜悦，充分体现新的化学课程理念。

参考文献：

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