二氧化锰对氯酸钾分解催化作用创新设计知识分享.doc

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二氧化锰对氯酸钾分解催化作用实验创新设计
潘国荣李文勇
雷山县第三中学贵州省雷山县557199

【摘要】人民教育出版社2001年版全国通用初中化学教科书中二氧化锰对氯酸钾分解催化作用实验设计是三个，操作繁杂、费时。通过改进把三个实验放在一个装置中进行，大大缩短了实验所需时间，操作变得简单，实验成功率高，现象明显、对比性强，可以用于学生的课堂探究或课外探究。
【关键词】二氧化锰；氯酸钾；分解；催化作用；实验

催化剂在生产和科学研究中具有广泛的应用，生物体中的酶也是一种催化剂。通过催化剂知识的学习，可以激发学生学习化学的自觉性和积极性【1】。催化理论是一个难度很大的课题，催化剂与催化作用是初中化学的一个知识难点，初中化学只能根据实验的表面现象来作简单介绍，使学生了解催化剂与催化作用。因此，实验探究活动的设计就显得非常重要。
1教科书实验设计与问题
对于催化剂的催化作用实验，人民教育出版社2001年版全国通用初中化学教科书【2】是这样设计的：
“[实验1-6]把少量氯酸钾放在试管里加热几分钟，可以看到，氯酸钾熔化后，才开始缓慢地放出气泡，这时用带火星的木条插入管口，观察木条是否着火。如果着火，表明有什么气体放出？
[实验1-7]把少量二氧化锰放在试管里加热，用带火星的木条插入管口，观察木条是否着火。这种现象表明有没有氧气放出？
[实验1-8]把少量氯酸钾放在试管里稍稍加热片刻，即把带火星的木条插入管口，木条不着火。把试管移离火焰，迅速撒入少量二氧化锰放，再把带火星的木条插入管口，观察木条是否着火。这个实验说明什么问题？”
三个实验看起来很简单，按顺序来，一节课的结果是：[实验1-6]中用酒精灯加热氯酸钾使其受热熔化，缓慢地放出气泡，用带火星的木条插入管口，观察木条是否着火。“受热熔化，缓慢地放出气泡”，这个现象容易看到。但是，用带火星的木条插入管口，观察“木条着火”的现象时，没有成功看到过“木条复燃”的现象。[实验1-7]中加热二氧化锰的时间究竟多长？教材没有说明，不好控制。[实验1-8]中稍稍加热试管里的氯酸钾片刻，这个“片刻”时间也不好控制，还有室温不同的影响，不能保证实验100%的成功。
可能是绝大多数老师不能用一节课的时间圆满地完成“教科书”的既定目标，现在新课标教科书中就把有关“二氧化锰对氯酸钾分解催化作用实验”的三个实验给“优化”掉了。
2创新设计的实验与操作
对此实验，我们通过不断的总结，作了如下的创新设计：
2.1仪器与药品准备
把25×200mm的试管截成25×110mm试管（以下称大试管），把20×200mm的试管截成20×130mm试管（以下称中试管）；15×150mm的试管（以下称小试管）不用截短。
为了防止水蒸气对实验的影响，所使用的大、中、小试管都必须洗净、烘干。实验使用的药品二氧化锰与氯酸钾也要分别烘干。
2.2实验装置安装方法
取2g左右的二氧化锰置于大试管中，取2g左右的氯酸钾置于中试管中，取1g左右的氯酸钾与0.3g左右的二氧化锰混合均匀后放入小试管中，抖动使药品堆紧一些。把小试管放入中试管里，用小试管把氯酸钾压紧一些；用大试管把中、小试管套住，让中试管把二氧化锰压紧一点，这样就形成了大、中、小试管与药品叠套装在一起的三层套管固定装置。用铁夹夹住大试管，让试管口向上倾斜成45°～60°后，把三层套管一起固定在铁架台上。用酒精灯给大试管加热。
2.3实验装置图

氯酸钾

二氧化锰氯酸钾与
二氧化锰

大、中、小试管与药品一起叠套共热
2.4实验操作与现象
加热几分钟后，在中试管里的氯酸钾没有熔化前，小试管里的药品已经剧烈反应产生大量气体，用带火星的木条放在小试管口，木条着火复燃。此时，中试管里的氯酸钾也熔化产生大量的小气泡，用带火星的木条放在大、中试管口，木条都没有着火复燃。
当小试管里的气体不能再使“带火星的木条着火复燃”后，取出小试管让它自然冷却。
继续加热大、中试管两分钟，用带火星的木条放在大、中试管口，木条也没有着火复燃；伸入中试管里，木条也没有着火复燃。
取出中试管，让其冷却。继续加热大试管两分钟，用带火星的木条放在大试管口，木条也没有着火复燃；伸入大试管里，木条也没有着火复燃。
最后，用带着棱角的玻璃棒小心地把小试管里的固体弄碎脱落，转移到中试管里与氯酸钾搅拌混合，继续给中试管加热，用带火星的木条放进中试管里，带火星的木条又重新着火复燃了。
2.5实验结论
上面的实验说明：第一，加热氯酸钾到熔化后才能缓慢地放出氧气，由于产生氧气缓慢又量少，难以在短时间内聚集达到使带火星的木条着火复燃的氧气量，很难看到“带火星的木条着火复燃”的现象。第二，用酒精灯给试管里的二氧化锰加热，没有氧气放出。第三，氯酸钾与二氧化锰混合发生的反应中，消耗掉的是氯酸钾，而二氧化锰的质量和化学性质