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。
二氧化锰催化过氧化氢分解 实验题
二氧化锰催化过氧化氢分解实验引言过氧化氢是一种常见的氧化剂，在医疗、清洁和工业领域都有广泛的应用。
然而，过氧化氢具有较高的不稳定性，容易分解释放出氧气和水。
为了探究过氧化氢分解的反应动力学和寻找一种催化剂来加速该反应，本实验将使用二氧化锰作为催化剂，并研究其对过氧化氢分解反应的影响。
实验目的1.掌握二氧化锰催化过氧化氢分解反应的实验方法；2.研究不同条件下二氧化锰对过氧化氢分解反应速率的影响；3.分析并讨论实验结果，探究二氧化锰催化剂在该反应中的作用机制。
实验原理过氧化氢（H2O2）可以通过以下反应式表示：2 H2O2(aq) → 2 H2O(l) + O2(g)在本实验中，我们将使用二氧化锰（MnO2）作为催化剂来加速过氧化氢的分解。
二氧化锰具有较高的表面积和活性，能够提供反应表面以增加反应速率。
催化剂通过降低反应的活化能来促进反应的进行，而在反应结束时催化剂本身并不参与反应。
实验材料与仪器•过氧化氢溶液（浓度为3%）•二氧化锰粉末•量筒•烧杯•滴定管•实验室温度计•手套和眼镜等个人防护装备实验步骤1.戴上手套和眼镜等个人防护装备，确保实验操作安全。
2.在烧杯中取一定量的过氧化氢溶液。
3.将适量的二氧化锰粉末加入烧杯中，并迅速搅拌均匀。
4.观察并记录过氧化氢分解产生的气体。
可以通过观察产生气泡或使用滴定管吸取气体样本进行进一步分析。
5.重复实验步骤2至4，使用不同浓度的过氧化氢溶液和不同质量比例的二氧化锰粉末，以研究其对反应速率的影响。
6.记录实验数据，并进行数据处理和分析。
实验结果与讨论根据实验步骤所述，我们可以观察到过氧化氢分解产生的气体。
通过观察气泡的数量、大小和产生的速率，我们可以初步判断二氧化锰对过氧化氢分解反应速率的影响。
在不同浓度的过氧化氢溶液中，我们发现随着溶液浓度的增加，反应速率也增加。
这是因为更高浓度的过氧化氢溶液中含有更多的反应物分子，从而增加了反应发生的可能性。
此外，在相同浓度下使用不同质量比例的二氧化锰粉末时，我们也发现二氧化锰质量越大，反应速率越快。
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近年来，科学家们对过氧化氢分解的研究越来越深入，因为过氧化氢是一种常见的氧化剂，广泛应用于医疗、化工、食品等领域。
在这些领域中，过氧化氢的质量和纯度是至关重要的，因此需要对其分解进行研究。
传统的过氧化氢分解实验中，常用的催化剂是二氧化锰，但是这种实验方法存在一些问题，例如催化剂的使用量较大，实验时间较长等。
为了解决这些问题，我们进行了一次创新的设计，使用了新型的催化剂，并对实验条件进行了优化。
首先，我们选择了一种新型的催化剂——纳米二氧化钛。
相比传统的二氧化锰，纳米二氧化钛具有更高的催化效率和更小的使用量。
此外，纳米二氧化钛还具有良好的热稳定性和化学稳定性，可以在较高的温度和酸碱环境下使用。
其次，我们对实验条件进行了优化。
在实验中，我们使用了一种新的反应体系——乙醇-水混合溶液。
这种反应体系具有较高的稳定
性和较低的表面张力，可以有效地促进催化剂的分散和反应物的扩散。
此外，我们还对反应温度、反应时间和催化剂用量等参数进行了优化，以获得最佳的反应效果。
最后，我们对实验结果进行了分析和验证。
通过红外光谱和质谱分析，我们发现在新型催化剂和乙醇-水混合溶液的反应体系下，过
氧化氢的分解速率明显加快，催化剂的使用量减少了约50%。
此外，我们还进行了对比实验，发现新型催化剂的催化效率比传统的二氧化
锰高出约30%。
综上所述，我们的创新设计有效地提高了过氧化氢分解实验的效率和可靠性。
这种新型的催化剂和反应体系可以应用于过氧化氢的生产和质量控制等领域，具有重要的应用价值。
2二氧化锰在过氧化氢分解中的催化作用
2二氧化锰在过氧化氢分解中的催化作用引言:过氧化氢(H2O2)是一种常见的氧化剂，具有广泛的应用。
在自然界中，它是一种由氧气和水形成的化合物。
过氧化氢的分解是一个重要的化学过程，一般需要提供活化能才能进行。
而在自然界中，二氧化锰(MnO2)经常被发现与过氧化氢共存，这很可能是因为二氧化锰具有催化过氧化氢分解的能力。
本文将对二氧化锰催化过氧化氢分解的机制、影响因素以及应用进行探讨。
催化机制:二氧化锰催化过氧化氢分解的机制可以分为两个阶段，即活性中心的形成和活化过程。
第一阶段，当二氧化锰与过氧化氢接触时，其表面的Mn4+离子会发生氧气化还原反应，形成Mn3+离子：2MnO2+H2O2→2MnO(OH)+O2这些Mn3+离子在催化过程中起到了活性中心的作用。
第二阶段，活性中心的形成使得过氧化氢与二氧化锰之间发生相互作用。
活性中心上的Mn3+离子与H2O2发生氧气化还原反应，生成Mn4+离子和水：2Mn3++H2O2→2Mn4++2H2O在此过程中，Mn3+离子被氧化成Mn4+离子，过氧化氢被分解成水和氧气，从而完成了催化作用。
影响因素:二氧化锰催化过氧化氢分解过程受到许多因素的影响，包括二氧化锰的晶体结构、表面性质、粒度以及溶液中的pH值等。
晶体结构:二氧化锰有不同的晶体结构，包括β-MnO2、α-MnO2、γ-MnO2等。
实验证明，不同的晶体结构对催化性能有明显的影响。
例如，β-MnO2具有更优异的催化活性，其具有更多的催化活性中心，因此催化效果更好。
表面性质:二氧化锰的表面性质也会影响催化性能。
二氧化锰通常具有丰富的表面氧原子和缺陷位点，这些位点提供了更多的吸附和活化过程的可能性，因此对催化性能有积极的影响。
粒度:二氧化锰的粒度对催化活性有一定的影响。
一般来说，较小的粒度会导致更高的催化活性，因为较小的颗粒具有更大的比表面积，有助于更充分地接触和吸附过氧化氢。
pH值:溶液中的pH值也对二氧化锰催化过程有影响。
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。
过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下制取氧气
过氧化氢溶液在二氧化锰的催化作用下分解邵阳市邵东县彭国良一、实验在教材中所处的地位及作用本实验是人教版九年级《化学》上册第二单元《课题3制取氧气》中的一个演示实验。
这是初中化学中第一次让学生接触物质的制取实验，并且还探究了一个非常重要的概念——催化剂，做好该实验对提高学生的积极性，培养学生用实验探究的方法科学地掌握化学知识的能力有着非常重要的作用。
二、实验原型及不足之处1.实验原型2.不足之处（1）原实验向过氧化氢溶液中加入的二氧化锰是粉末，操作不便，还极容易将二氧化锰粉末沾在试管壁上或洒落试管外；（2）原实验观察的实验现象仅限于催化剂改变其它物质的化学反应速率，而其本身的质量及化学性质在反应前后都不变无从考究。
三、实验创新与改进之处1.将教材中的二氧化锰粉末制成颗粒状（附做法：向绿豆上涂上万能胶水，立即放入二氧化锰粉末中，翻滚，将二氧化锰制成颗粒状），有利于二氧化锰的加入和二氧化锰的干燥，还培养了学生的创新意识，激发了学生的学习兴趣；2.将颗粒状的二氧化锰放入底部有小孔的试管中，将试管伸入盛有过氧化氢溶液的烧杯中，便于观察实验现象，而且操作简单方便；3.补充反应前后二氧化锰的质量称量，使实验设计更完整。
四、实验用品过氧化氢溶液、二氧化锰试管、烧杯、药匙、镊子、酒精灯、滤纸、托盘天平、小木条、绿豆、万能胶水、吹风 五、实验原理及装置说明实验原理：2H 2O 2 2H 2O+O 2↑实验装置：六、实验过程1.向2个烧杯中分别加入适量过氧化氢溶液，观察气泡的产生；2.用托盘天平称量绿豆和二氧化锰的质量，然后将二氧化锰装入底部有小孔的试管中；3.将试管伸进盛有过氧化氢溶液的一个烧杯中，观察现象，并用带火星的木条于试管口检验产生的气体；MnO 24.将试管提出液面，伸进另一盛有过氧化氢溶液的烧杯中，观察现象；5.将试管置于清水中清洗，然后把二氧化锰倒在滤纸上吸干水份后，用吹风吹干；6.将吹干的二氧化锰颗粒重新置于托盘天平上称量；7.整理仪器。
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过氧化氢被二氧化锰催化分解实验的创新设计
催化剂与催化作用是初中化学的重要知识，现行义务教育化学教科书的实验设计中已经有使用二氧化锰催化过氧化氢分解代替二氧化锰催化氯酸钾分解的大趋势。
各种版本的设计略有不同，但都存在一定的不足。
一、教材实验设计
二氧化锰对过氧化氢分解的催化作用，现在不同版本的初中化学教科书设计时有所区别。
2012年人教版初中化学教科书[1]是这样设计的（如图1所示）：在试管中加入5 mL5﹪过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。
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。
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。
2012年仁爱版初中化学教科书[2]是这样设计的：
取三支试管，各加入少量5%的过氧化氢（H2O2）溶液，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。
二、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，能够使过氧化氢溶液产生沸腾现象，并有大量的水雾从试管中冒出来。
人教版教科书实验设计的不足是，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特性。
仁爱版教材实验中，分别取5%，10%，20%，30%的过氧化氢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%的过氧化氢溶液加热不小心还会产生暴沸现象，比较危险。
加二氧化锰的操作与人教版实验的不足相同，学生操作不太方便。
三、实验创新设计
1.实验准备
取20 mm×200 mm规格的试管先割短成20 mm×120 mm规格的试管（以下
称“中试管”）待用；15 mm×150 mm规格的试管（以下称“小试管”）；试管与二氧化锰要烘干。
2.实验步骤
先取大约5 mL5%的过氧化氢溶液倒入小试管里，再取大约1 g的二氧化锰置于中试管里，用带火星的木条分别伸入中、小试管里，观察现象。
木条是否复燃？
把小试管放入中试管里，并用小试管稍稍压紧二氧化锰后，用试管夹夹起中试管让两支试管套在一起，在酒精灯火焰上加热中试管，观察中试管与小试管里的现象；待小试管里的过氧化氢溶液沸腾后，用带火星的木条分别放在中试管口与小试管里，观察现象。
木条是否复燃？
取出小试管冷却待用，继续加热中试管里的二氧化锰2 min左右，用带火星的木条伸入中试管里，观察现象。
木条是否复燃？
待中试管稍冷却后，回收一半的二氧化锰，留下一半二氧化锰在中试管里，中试管冷却后（可以用冷水冷却外壁，缩短冷却时间），把小试管里的过氧化氢溶液大约2 mL倒入中试管里，观察现象，并立即用带火星的木条伸入中试管里；约1 min后，再把小试管里剩余的过氧化氢溶液分两次（间隔约1 min）倒入中试管里，并立即用带火星的木条伸入中试管里，观察现象。
木条是否复燃？
四、实验产生的现象
常温下二氧化锰不分解；过氧化氢难分解，观察不到小气泡，带火星的木条不复燃。
加热二氧化锰也不分解；过氧化氢缓慢分解，观察到许多小气泡产生，带火星的木条不复燃，说明氧气量很少。
继续加热二氧化锰也不分解，带火星的木条不复燃。
倒入过氧化氢溶液后剧烈反应，产生大量的热，溶液有沸腾现象并产生大量气泡，试管内出现大量白雾并不断上升冒出试管，带火星的木条复燃。
继续倒入过氧化氢溶液后又剧烈反应起来，溶液又重新沸腾并产生大量气泡，用带火星的木条试验，木条重新复燃。
五、实验创新设计的优点
新实验设计的优点：（1）药品用量少而清楚，实验时间短、效率高；（2）实验现象对比性强；（3）药品回收，有利于对学生进行节约与环保教育；（4）通过不断加入过氧化氢，反应又剧烈起来，二氧化锰不见减少，有效说明了反应减少的是过氧化氢；（5）操作难度降低，效果好，有利于学生的探究活动；（6）有效说明了催化剂能够在比较温和的温度下加快化学反应速度。
参考资料
[1] 王晶，郑长龙.义务教育教科书·化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012.
[2] 沈怡文，陈德余.义务教育教科书·化学（九年级上册）[M].北京：北京教育出版社，2012.
的系列成果之一。