探究实验设计之二氧化锰的催化作用
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验创新设计
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验创新设计【摘要】利用割短的一支中试管装二氧化锰与一支小试管盛过氧化氢溶液，在不增加药品用量情况下，通过简单的共热、冷却、混合等连续操作，使实验的对比性增强，效果明显，说明了受热不能分解出氧气的二氧化锰具有使加热条件下才能缓慢放出氧气的过氧化氢在常温下就能剧烈放出氧气的能力。
操作难度降低了，可以用于学生的探究活动。
【关键词】二氧化锰；催化作用；过氧化氢；分解；创新设计1. 教材实验设计“1.实验（1）在试管中加入5mL5﹪过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。
（2）向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察现象（如图2-15）。
（3）待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。
待上述试管中又没有现象发生时，重复上述操作，观察现象。
”图2-15 过氧化氢分解实验示意图“实验取三支试管，各加入少量5﹪的双氧水（H2O2），将一支试管置于室温下，将另一支试管在酒精灯火焰上加热，在第三支试管中加入少量二氧化锰粉末。
用带火星的木条分别伸入三支试管内，观察并比较实验现象，分析得出相关的结论。
”2. 教材实验设计的不足二氧化锰催化过氧化氢分解是一个剧烈的放热反应，能够使双氧水溶液产生沸腾现象，并有大量的水雾从试管中冒出来。
人教版教科书实验不足是，过氧化氢溶液用量偏大，反应太剧烈；试管中先盛液体后放粉状固体，对学生来说操作难度大了一点，不太方便，学生容易把二氧化锰撒出试管外；对比性不太强，没有说明过氧化氢受热也能够缓慢放出氧气的性质，不能说明催化剂能够让化学反应在比较温和的温度下发生这一个特性。
仁爱版教材实验中，我们分别取5﹪、10﹪、20﹪、30﹪的双氧水溶液在酒精灯火焰上加热，可以看到有大量的小气泡产生，由于同时生成大量的水蒸气，即使加热到沸腾，我们也没有看到带火星木条复燃的现象，30﹪的双氧水溶液加热不小心还会产生暴沸现象，比较危险。
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计近年来，科学技术的不断发展，使得人们对实验的要求越来越高。
在化学实验中，为了增加实验的趣味性和实用性，创新的实验设计成为了一种重要的趋势。
本文将介绍一种创新的化学实验设计，即过氧化氢被二氧化锰催化分解实验。
一、实验目的本实验旨在探究过氧化氢在二氧化锰的催化下的分解反应，同时，通过实验的过程，让学生了解催化剂的作用、化学反应的机理等相关知识。
二、实验器材1. 过氧化氢溶液：30%过氧化氢溶液（体积分数）；2. 二氧化锰粉末；3. 烧杯；4. 滴定管；5. 显色剂：淀粉溶液；6. 热水浴。
三、实验步骤1. 取一支烧杯，加入适量的过氧化氢溶液；2. 在过氧化氢溶液中加入适量的二氧化锰粉末，搅拌均匀；3. 将烧杯放入热水浴中，控制温度在50℃左右；4. 观察过氧化氢的分解反应，同时记录分解反应的时间；5. 在反应结束后，将反应液滴入滴定管中，加入适量的淀粉溶液和碘滴定液，进行滴定反应，记录滴定结果；6. 将实验结果进行分析和讨论。
四、实验结果在实验过程中，我们发现，加入二氧化锰粉末后，过氧化氢的分解速度明显加快，同时，反应液中产生了气泡。
经过一段时间的观察，我们发现，过氧化氢完全分解的时间缩短了约50%。
同时，在滴定反应中，我们发现，加入二氧化锰后，反应液的氧化还原电位发生了变化，滴定结果也有所不同。
五、实验分析通过对实验结果的分析和讨论，我们得出了以下结论：1. 过氧化氢在二氧化锰的催化下，分解速度明显加快，反应时间缩短了约50%。
这是因为二氧化锰作为催化剂，能够提高反应物的反应活性，加快反应速率。
2. 在滴定反应中，加入二氧化锰后，反应液的氧化还原电位发生了变化，滴定结果也有所不同。
这是因为二氧化锰作为催化剂，能够促进氧化还原反应的进行，从而影响了滴定结果。
六、实验结论本实验通过创新的实验设计，让学生了解了过氧化氢在二氧化锰的催化下的分解反应，同时，也让学生对催化剂的作用、化学反应的机理等相关知识有了更深入的了解。
二氧化锰催化分解过氧化氢的探究性实验设计
二氧化锰催化分解过氧化氢的探究性实验设计作者：李焱来源：《化学教与学》2013年第09期文章编号：1008-0546（2013）09-0088-01 中图分类号：G633.8 文献标识码：B一、问题的提出义务教育课程标准实验教科书《化学》九年级上册（人民教育出版社）P37通过两个实验探究了二氧化锰对过氧化氢分解的催化作用。
[实验2-5]（1）在试管中加入5 mL5%的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，木条是否复燃？（2）向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管。
观察发生的现象（如图1所示）。
[实验2-6]待实验2-5的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，观察发生的现象。
上述探究过程中存在的不足之处：1.[实验2-6]一般是在[实验2-5]所用的试管中继续实验，所以虽然观察到的现象和[实验2-5]的实验（1）相比，产生气泡的速率明显比较快，但是如果和[实验2-5]的实验（2）相比，由于加入的过氧化氢溶液被稀释，所以产生气泡的速率并不相同，所以通过[实验2-5]的实验（2）和[实验2-6]的对比不能充分说明二氧化锰在反应前后性质不变这一特点。
2.在实验过程中都是通过视觉的观察来定性地判断反应的快慢，对二氧化锰的催化效果体现得不明显。
3.由于实验室常用的二氧化锰是粉末状，从反应后的溶液中分离出来比较困难，所以对催化剂需要满足的三个条件之一——反应前后质量不变，验证起来比较困难。
鉴于上述原因，我们通过研究，对这一探究过程进行了改进。
二、实验装置和实验药品的改进设计1.块状二氧化锰的制作：将水泥和二氧化锰粉末按照质量为1：4的比例混合均匀，加入适量水搅拌呈糊状，然后用手（戴上一次性手套）捏成黄豆粒大小的颗粒，阴干24小时以上，用水冲掉表面的粉末，再晾干备用。
2.实验装置的设计（如图2所示）。
三、实验过程[步骤一]称量0.5 g块状二氧化锰装入D中，在A、B中分别加入5 mL和10 mL5%的过氧化氢溶液，在E、F中装满水，按如图所示将装置连接好。
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计随着科技的不断进步，化学实验的设计也在不断创新。
本文将介绍一种创新的化学实验——过氧化氢被二氧化锰催化分解实验。
一、实验目的
通过本实验，旨在让学生了解过氧化氢的化学性质，掌握二氧化锰催化分解过氧化氢的原理，培养学生的实验操作能力和实验设计能力。
二、实验原理
过氧化氢分解为水和氧气，其反应式为：
2H2O2 → 2H2O + O2
而二氧化锰能够催化过氧化氢分解，其反应式为：
2H2O2 + 3MnO2 → 3O2 + 2H2O + 3MnO
三、实验步骤
1. 实验前准备
准备好实验器材：试管、滴管、烧杯、移液管等。
准备好实验物质：过氧化氢、二氧化锰、蒸馏水等。
2. 实验操作
将一定量的过氧化氢溶液倒入试管中，加入少量的二氧化锰催化剂。
观察到气泡产生时，用移液管将气泡收集到烧杯中，然后用试纸测试气泡的性质。
最后，将反应产物倒入蒸馏水中。
四、实验结果
通过本实验，我们可以观察到过氧化氢分解产生氧气的过程，并
且可以通过试纸测试气泡的性质，证明气泡中含有氧气。
最后，将反应产物倒入蒸馏水中，可以看到水变得更加清澈。
五、实验分析
本实验的创新点在于使用二氧化锰催化剂，能够加快反应速率，使反应更加显著。
同时，使用试纸测试气泡的性质，可以让学生更加直观地了解反应产物的性质。
六、实验总结
通过本实验，我们不仅了解了过氧化氢的化学性质，还学习了二氧化锰催化分解的原理。
同时，本实验设计的创新点也能够培养学生的实验操作能力和实验设计能力，提高学生的科学素养。
探究过氧化氢中二氧化锰的作用
《课题3 制取氧气》---- 催化剂教学设计一．教学目标1.知道催化剂能够改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质没有发生变化。
2.知道过氧化氢溶液、氯酸钾在一定条件下分解制取氧气。
二氧化锰在化学反应中充当催化剂。
3.初步学习控制变量的对比实验法来探究催化剂。
4.备讲内容：能够根据反应事实判断分解反应。
二．教学重点：1.实验室制取氧气的三种方法。
2.催化剂的定义三．教学难点：1.理解什么是催化剂及催化剂的作用2.初步了解控制变量的对比实验法。
四．教学过程【引入】前面我们了解到制取氧气有三组药品：【高锰酸钾】、【过氧化氢溶液( 过氧化氢、水)、二氧化锰】、【氯酸钾、二氧化锰】；我们已学习了加热高锰酸钾分解制取氧气，回顾反应文字表达式：（板书）今天来学习实验室制取氧气的另外两种方法：分解过氧化氢、加热氯酸钾。
【观看】过氧化氢溶液的的颜色、状态；过氧化氢溶液中有水、过氧化氢两种物质，先观看常温下水和二氧化锰能否分解得到氧气？【演示实验】1. 在试管内加入少量水，带火星的木条伸入，观察现象。
2．在试管内加入少量二氧化锰，带火星的木条伸入，观察现象。
【讲解】常温下水、二氧化锰都不能分解得到氧气。
可能分解产生氧气的物质是过氧化氢【演示实验】P38页实验步骤（1），观看现象（带火星的木头不复燃）【思考】带火星的木条不复燃，是过氧化氢分解速度很慢，产生氧气的量不足？【观看】常温下过氧化氢分解，观看其产生的细微气泡【讲解】常温下过氧化氢分解速度很慢，产生氧气的量非常的少，不足以使带火星的木条复燃【投影】【演示实验】将二氧化锰分别放入水、过氧化氢两支试管的溶液中：P38页实验步骤（2），观看现象【思考】二氧化锰加入水中，木条不复燃；二氧化锰加入过氧化氢溶液中，木条复燃，说明真正被二氧化锰加速分解产生氧气的是哪种物质？（是过氧化氢，反应物）【板书】略【讲解】二氧化锰加速了过氧化氢溶液的分解，产生较多氧气使木条复燃【投影】【引导】试管内过氧化氢溶液已经分解完，黑色的二氧化锰固体却似乎没有减少，现在继续试验。
分解过氧化氢制取氧气的反应中二氧化锰的作用
（请设计实验方案）
实验方案：再重复刚才的操作，观察现象。
结论：此化学反应前后，二氧化锰的化学 性质没有改变。
化学反应前后二氧化锰的质量改变了吗？
该反应前后，二
氧化锰质量真的
没变吗？怎样通 过实验证明呢？
催化剂的应用：小资料2 生活中的催化剂
1.蒸馒头时，所用面起子（面肥）或发酵粉中含有的 酵母菌是催化剂，可使发制的馒头非常松软。
2.酿造酒、醋、酱油的原料中含有不同酶的作催化剂。 3. ……
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催化剂的应用：小资料3 生产中的催化剂
催化剂在化工生产中有着重要而广泛的应用，生 产化肥、农药、多种化工原料都需使用催化剂，有的 反应如果没有催化剂就不能进行，大多数化工生产须 有催化剂的参与。例如，在石油炼制过程中，用高效 催化剂生产汽油、煤油等；在汽车尾气处理中用催化 剂促进有害气体的转化。……
探 南楼中学 郭文 贤
化学很神奇，生活中处处有化学。
猜想：视频中产生的无色气体可 能是什么气体？如何检验？
实验一：
常温下过氧化氢溶液能否产生氧气？
实 验步 骤
现象 结论
1. 在的 火 观试星过 察管的氧 现中木化象加条氢。入伸溶5入液毫试，升管把5%中带，带 木 燃火 条 。星 不的复
2、向上次实验后的试管中再次 加入少量过氧化氢溶液。
3、伸入带火星的小木条，观察 并记录现象。
反应后，黑色 试管内 物质仍能加快 又有大 过氧化氢产生 量气泡 氧气的反应速 产生， 率，化学性质 小木条 在化学反应前 复燃。 后不变。所以，
4、熄灭酒精灯，保留试管内的
探究实验设计之二氧化锰的催化作用
探究实验设计之二氧化锰的催化作用引言：催化是一种常见的化学现象，指的是在化学反应中，其中一种物质能够加速反应速率，而自身不参与反应，也不发生永久性变化。
其中，二氧化锰（MnO2）被广泛应用于催化反应中。
本文将探究二氧化锰的催化作用，分析其原理，并设计实验来研究其催化作用的影响因素。
原理：二氧化锰具有良好的催化作用，特别是在氧化反应中。
其催化机理主要涉及表面吸附、活化、过渡态形成和产物解吸等过程。
二氧化锰的催化作用能提供一个适宜的表面，使得化学反应的活化能降低，反应速率加快。
在催化反应中，二氧化锰可能发生氧化还原反应，表面形成Mn(III)氧化态，并与反应物之间产生相互作用，从而加速反应进程。
实验设计：本实验将通过观察二氧化锰在催化反应中的作用，研究其影响因素。
材料和仪器：1.二氧化锰粉末2.碘酒（作为反应物）3.玻璃棒4.试管5.烧杯6.恒温水浴7.分光光度计实验步骤：1.取两个试管，分别加入相同体积的碘酒。
2.将一只试管放置于恒温水浴中，使温度保持恒定（如40℃），另一只试管不放置于水浴中。
3.向催化反应试管中加入适量的二氧化锰粉末，使用玻璃棒进行搅拌，使其充分混合。
4.同时开启两只试管的计时器，开始记录反应时间。
5.每隔一段时间（如30秒），取出两只试管，立即烧杯中加入一定体积的稀盐酸和淀粉试液，用于结束碘的反应。
6.使用分光光度计测量两只试管中反应物的溶液的吸光度，并记录下数据。
7.重复以上步骤，直至观察到明显的差异。
结果与讨论：根据实验步骤中所述操作，反应时间的长短可以作为二氧化锰催化作用的指标，即反应时间越短，说明二氧化锰的催化效果越好。
通过分析吸光度数据，可以绘制反应时间随二氧化锰浓度的变化曲线，进一步分析其催化效果的影响因素。
在实验中1.二氧化锰的浓度：通过改变二氧化锰的浓度，观察其对反应时间的影响。
2.反应温度：保持二氧化锰的浓度不变，改变反应的温度，观察其对反应速率的影响。
3.反应物浓度：保持二氧化锰的浓度不变，改变碘酒的浓度，观察其对反应速率的影响。
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计
过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计本文主要介绍一种关于过氧化氢被二氧化锰催化分解实验创新设计的实验方法。
以下分步骤详细介绍实验过程。
第一步：实验前准备在实验开始之前，我们需要准备以下实验器材：量筒、小试管、过滤纸、小勺子、聚乙烯酸瓶、二氧化锰粉、过氧化氢液体等。
第二步：制备二氧化锰催化剂我们需要将少量二氧化锰粉末取出，再将其放置于试管中（建议取三分之一左右），倒入适量的过氧化氢溶液，然后用小勺子搅拌均匀。
等待一定时间后，我们可以看到二氧化锰粉末表面开始出现气泡，这是因为过氧化氢已经开始被催化分解了。
第三步：过氧化氢的催化分解实验将制备好的二氧化锰催化剂倒入量筒中，用过滤纸过滤去残留的固体颗粒。
然后，将过氧化氢液体倒入聚乙烯酸瓶中，确保其与二氧化锰催化剂分开，以免在混合时由于氧气的生成导致反应过度；接着将聚乙烯酸瓶盖子盖紧，在聚乙烯酸瓶的一端钻一孔，将密封胶管插入聚乙烯酸瓶孔内，使其与聚乙烯酸瓶紧密贴合；先将聚乙烯酸瓶中的氧气排出，然后转动聚乙烯酸瓶，让里面的氧气和二氧化锰催化剂混合，发生反应，在反应瓶口部的密封胶管中产生气泡。
随着反应的进行，我们可以看到气泡不断产生，空气中弥漫着刺鼻的气味。
第四步：实验总结通过以上实验过程，我们可以看到过氧化氢受到二氧化锰催化作用后发生分解反应，生成气体氧气，同时周围环境温度也会随之升高。
这种实验可作为初中或高中化学实验的辅助教材，利用这种创新设计来展示化学反应和催化反应，从而让学生更好地理解和掌握化学反应的基础知识和原理。
同时，实验设计中创新、简便的实验操作方式，也能更好的提高学生的实验动手能力。
总之，这种基础化学实验方法的设计不仅可以增加学生的兴趣，也可以更好的提高学生的实验操作能力，平衡反应方程式的推导、物质状态变化，发散思维，增加学生探究与创新能力。
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探究实验设计之二氧化锰的催化作用1．化学反应原理：
过氧化氢不稳定，在常温下就能缓慢分解放出氧气。
但速度较慢，不易察觉。
在过氧化氢溶液中加入适量二氧化锰后，能立即有氧气迅速放出。
在此反应中，二氧化锰是催化剂，能加速该反应的发生。
/
2．实验仪器：试管、酒精灯、药匙（或纸槽）、木条等。
实验药品：5%的过氧化氢溶液、二氧化锰等。
3．探究方案：
⑴在试管中加入约5 mL 5%的过氧化氢溶液，将一根较长的带火星木条伸入试管内试验，木条不复燃，证明无氧气放出。
（准确地说，是放出氧气速度慢。
）如图7-1。
⑵将上述过氧化氢溶液在酒精灯上微加热一会，再用带火星的木条试验，木条复燃。
说明加热可加速过氧化氢的分解，同时也说明，过氧化氢本身可以分解，以此说明催化剂不能改变反应的方向。
如图7-2。
⑶另取一支试管，在其中加入约 5 mL 5%的过氧化氢溶液，用带火星的木条试验不复燃后，立即加入少量的二氧化锰粉末。
再用带火星的木条试验，木条复燃。
证明二氧化能加速过氧化氢的分解速率。
如图7-3。
4．探究评价：
该实验先由常温下过氧化氢溶液不能使带火星木条复燃，说明常温下过氧化氢溶液不能放出氧气（准确地说，是放出氧气速率低，不足以使带火星的木条复燃。
）再由加热过氧化氢溶液，使带火星木条复燃，说明过氧化氢本身能放出氧气。
为讲清催化剂的作用，此实验不能忽视。
再从常温下加二氧化锰，有氧气快速放出说明二氧化锰能加速该反应。
是该反应的催化剂。
使该实验也存在某些缺点，一是需要的时间比较长，二是没能检测反应后二氧化锰的质量和化学性质不变。
5．资源开发：
⑴在带凸起的双叉试管中，一边加入约1 g的二氧化锰，试管口稍倾斜向上固定在铁架台上，小心加入5 mL 5%的过氧化氢溶液。
如图7-4所示。
先用带火星的木条试验，木条不复燃，证明无氧气放出。
小心扭动又叉试管，使过氧化氢溶液倾入另一管中，再用带火星木条试验，木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰。
证明有氧气放出。
此实验有明显的反应现象，时间短，用于演示实验效果很好。
⑵该反应还可以用二氧化锰催化氯酸钾分解代替。
也可以用双叉试管实验。
在双叉试管两边各放入1 g左右的二氧化锰和3 g左右的氯酸钾，固定在铁架台上，用带火星的木条试验。
木条不复燃。
再分别用两只酒精灯分别在两边加热至氯酸钾熔化，用带火星的木条试验，木条不复燃。
如图7-5。
移开酒精灯停止加热，并小心将又叉管倾斜，使二氧化锰倾入氯酸钾中，再用带火星木条试验。
木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰。
证明有氧气迅速放出。
6．创新思维：
在实验室制取氧气的实验中，二氧化锰并不是唯一的催化剂。
笔者亲自实验过几种不同物质对氯酸钾和过氧化氢溶液的催化效果，又从资料中查阅到，有人也曾做过类似实验，发现有很多物质对过氧化氢和氯酸钾分解都具有催化作用，甚至有的表现出比二氧化锰更好的催化效果。
这些物质包括：TiO2、V2O5、Cr2O3、MoO3、P2O5、MnSO4、NaHSO4、Na2S2O4、Ca2P2O7、CuO、Fe2O3、PbO2、ZnO、Al2O3、Al2(SO4)3、CaCl2、KCl、NaCl、CaO、SiO2、碱石灰、细砂子、粉笔灰、碎瓷粉、砖瓦粉、玻璃粉、粘土、石灰石等。
其中Fe2O3、CuO、PbO2等的实际效果，从表面上看，比MnO2的催化效果还要更好些。
因此实验若无二氧化锰时，完全可以用以上易得的物质做催化剂。