期刊封面
优化化学实验提高课堂效率探究过氧化氢分解的(2)
(2)猪肝[3]:笔者从菜市买来一块100g的猪肝,切下一小块,绑上细线,用精确度到0.01g的电子天平进行称量。放入过氧化氢溶液中,看到有大量气泡产生,30秒后取出,用清水洗净,滤纸吸干,再称量,质量与反应前一致。整个实验过程不超过两分钟。
【结果分析】此方法具有以下优点:
1.猪肝为块状,反应前后的质量易于称量,且无需进行过滤、烘干等繁琐的操作,课堂教师演示或学生探究实验都十分快捷、方便。
2.用猪肝探究过氧化氢分解所需的催化剂,需要的过氧化氢的浓度仅为3%,甚至更低,且现象非常明显,大大节约了过氧化氢溶液的用量。
3.猪肝的催化能力很强,用其反复实验多遍后,仍可使用,实验完毕后,将其洗净、擦干,重新置于冰箱内保存,数天后取出使用,催化效果仍然非常好。若置于冰冻层,保存使用时间可达到更久。
注意事项:1.用猪肝做催化剂时,宜选用浓度较稀的3%的过氧化氢溶液。猪肝内含有丰富的过氧化氢酶,能快速地催化过氧化氢的分解,若在小试管中进行此实验,用5%的过氧化氢溶液,一加入猪肝,会看到有大量氧气迅速产生,且产生很多白色小气泡,气泡10秒后便能涌出试管,可见反应速率相当快。此时需要改用较稀的过氧化氢溶液,以医用3%的过氧化氢溶液的浓度为最佳,既能快速产生氧气,供学生用带火星的小木条进行检验,又不会出现气泡快速逸出的现象。当然在试管液面上方仍浮有许多小气泡,这些气泡中包裹有氧气,用带火星的小木条接触,也可看到木条复燃,学生们乐此不疲。
缺点:能让学生快速通过实验得出催化剂的定义,但只能得出猪肝是过氧化氢分解的催化剂,二氧化锰在催化过氧化氢分解反应前后质量是否改变的问题仍未解决。
改进方法三:把粉末状二氧化锰制成块状
能用作过氧化氢分解的催化剂的物质种类有很多[4],如:金属氧化物(二氧化锰、氧化锌、氧化铁、氧化铜、氧化铝等),盐类(氯化铁、氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸铜、硫酸锰等),其中催化效果最好的仍是二氧化锰。由于大颗粒状的二氧化锰很难采购到,笔者只能自己尝试将二氧化锰制成块状了。
方法1:在二氧化锰粉末中加入水泥制成球状:“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。
优缺点分析:(1)水泥的作用是将二氧化锰聚成块状,方便称量反应前后催化剂的质量。但水泥本身对过氧化氢也具有催化作用,对探究二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂实验有干扰,所以不宜使用。(2)水泥材料主要用于建筑行业,较难寻找。
方法2:在二氧化锰粉末中加入“502”强力胶制成片状:取一块玻璃片,用药匙取两大勺二氧化锰于玻璃片上,堆成小山状,在上面滴入“502”,并另取二氧化锰将其覆盖,由于“502”遇到空气中水蒸气会迅速凝结,所以不到一分钟,片状的二氧化锰便制好了。为排除“502”对过氧化氢分解的干扰,笔者尝试向过氧化氢溶液中加入一片制好的“502”,未看见有气泡产生。
【结果分析】方法2的优点:
1.将二氧化锰在“502”的粘合下制成片状,便于将二氧化锰与过氧化氢快速分离并干燥。整个探究过程操作简单、快捷,适合在课堂上教师进行演示或学生进行分组探究实验。
2.片状二氧化锰的制作方法简便,材料容易购买。“502”为强力胶,能牢牢将二氧化锰粘合在其表面。将片状二氧化锰反复多次投入双氧水中,均不会有二氧化锰粉末脱落,既节约了二氧化锰的用量,又便于将二氧化锰进行回收,与“绿色化学”的环保理念相符。
教学建议:
1.进行过滤操作时,可设计如下实验:将课本实验(4)反应后的溶液倒入废弃的牙签盒盖中。由于牙签盒盖上的孔隙较大(片状二氧化锰无法通过),有利于滤液流出,便能快速将二氧化锰与滤液分离(如图2所示)。
图2 分离过程
2.干燥时,直接用干燥的滤纸吸干片状二氧化锰表面的水分即可(如图2所示)。
3.“502”不能催化过氧化氢的分解,不会对“探究二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”的实验产生干扰。但在探究过程中,应引导学生设计实验,排除“502”对该实验的干扰,以培养学生严谨的科学精神和实事求是的态度。
文章来源:《资源节约与环保》 网址: http://www.zyjyyhb.cn/qikandaodu/2021/0722/1673.html
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