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。

小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。

她
设计并完成了下表所示的探究实验：
(1)请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。

(2)在小丽的探究实验中，“实验一”和“实验二”起的作用是 。

(3)小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她又补充设计了两步探究实验，最终完成了对“命题”的实验证明。

第一步的实验操作中包含了两次称量，其目的是：
；
第二步的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。

接下来的实验操作、现象和结论
是： 。

实验二：二氧化锰与水混合不能生成氧气（二氧化锰不能发生反应生成氧气）
实验三：实验操作——将实验二中的二氧化锰过滤出放入试管中，向其中加入5ml 5% 的过氧化氢溶液，伸入带火星木条。

实验现象——试管中快速产生大量气泡，木条复燃
（2）证明二氧化锰能够改变过氧化氢发生化学反应的速率（写对照组也可以）
（3）确认二氧化锰的质量在化学反应前后不变；
将实验三反应后试管内的剩余物滤出放入试管中，另取5ml 5% 的过氧化氢溶液放入此试管中，伸入带火星木条。

看到试管中快速产生大量气泡，木条复燃，说明二氧化锰的化学性质在化学反应前后不变。

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。

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。

教学篇•教学创新在化学学科中，实验占据着非常重要的地位，实验的改进和创新对于整个化学教学的提高起着不可替代的作用。

同时化学实验还能够激发学生学习的兴趣和热情，培养学生的实践能力和创新思维。

关于氧气制法是初中化学中最基本的一个化学实验，学生通过对这一部分内容的学习和实验的操作能够基本掌握气体的制取过程。

那么为了顺应新课标的要求，我们如何对初中化学中“过氧化氢制取氧气”这一实验进行更好的革新呢？下文将进行具体的阐释。

一、初中化学教材中关于“过氧化氢制取氧气”的缺陷（一）玻璃容器容易破碎，在连接装置时耗费的时间相对较长。

（二）实验时所用的装置的气密性过差，对于氧气的收集产生不利因素。

（三）实验过程中出现的反应没办法很好地控制，不能够实现随时发生和随时停止。

（四）在进行实验时关于药品的用量没有办法很好地进行控制，所以容易导致药品的浪费。

二、实验的优化（一）对实验装置进行改进用20毫升的注射器把过氧化氢溶液注入250毫升的输液瓶中，把二氧化锰配置成悬浊液，用20毫升的注射器注入到输液袋中，将输液瓶和输液袋通过输液管进行连接。

（二）反应过程的改进1.实验原理过氧化氢在二氧化锰作为催化剂的条件下分解生成了氧气和水。

2.实验药品改进首先是过氧化氢，我们采用的是利用20毫升的注射器把过氧化氢溶液融入250毫升的输液瓶中。

过氧化氢此时的浓度最好在15%左右。

然后进行了下列实验，通过实验找到关于过氧化氢的浓度对分解率的影响。

我们将四支试管加入了各0.5克的二氧化锰，然后分别和5%、10%、15%以及20%的过氧化氢溶液融合，当收集到50毫升的氧气时，对所用的时间进行记录。

结果得出了下表的数据：实验顺序1234过氧化氢溶液的浓度5%10%15%20%反应时间（s）63562216通过上表我们看出过氧化氢的溶度在比15%低时，反应相对较慢，而高于15%则反应趋于稳定，因此考虑到对反应速度的控制这一点时，我们在选用过氧化氢时，最好选择的过氧化氢浓度为15%。

“实验室双氧水制取氧气”实验的改进常州市武进区牛塘初级中学许燕原理过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气器材铁架台、锥形瓶、分液漏斗、水槽、集气瓶、双孔塞、导管、双氧水（6%）、二氧化锰操作要点（1）、在反应器中加入二氧化锰。

（2）、在分液漏斗中加入6﹪左右的过氧化氢（双氧水）水溶液(3)、调节加入过氧化氢溶液的速度，使反应能保持较平稳地进行。

教学建议及说明一、教材实验存在的问题用教材中的实验方法制取氧气，效果不佳的主要原因是双氧水浓度低（6﹪左右），反应速度慢，制取和收集氧气的时间长，由于氧气的量少，常常难使带火星的木条复燃。

若改用浓度较大的双氧水进行实验，由于升温效应反应速度加快，可导致反应液沸腾起来，橡皮塞甚至会弹出，气流快速从导管中冲出，并夹杂有水雾。

在催化剂作用下，双氧水常温下分解放出氧气和热量，温度越高，浓度越大，分解就越快。

一旦引发了分解，放出的热会使物料温度升高，更能加快双氧水的分解速度，产生更多的气体，甚至导致反应难于控制。

二、实验方案及实验装置用废弃的塑料瓶替代实验室中的锥形瓶，用医用注射器（50mL）替代分液漏斗。

三、操作步骤将针头插入橡皮塞，如图安装好仪器，检查装置的气密性后，在塑料瓶中放入适量的二氧化锰（约一药匙），用注射器吸取约50mL6%-10%的过氧化氢水溶液，推动注射器加入双氧水溶液，过一段时间后（约1-2分钟），检验产生的气体，用排水法收集氧气。

四、实验效果及其他说明1、改进后的实验能有效防止产生的氧气给使用分液漏斗对实验操作的影响，不会导致装置内压强过大，以致双氧水难以滴下，使实验操作不易进行。

2、改进后的塑料瓶与注射器容易寻找，成本低；使用时不会破损。

3、使用溶质质量分数为6%的过氧化氢水溶液产生的氧气较平缓，而为10%的过氧化氢水溶液产生的氧气速度较快，可有效缩短课堂实验时间。

4、如果重新添加双氧水溶液时，不要直接抽拉活塞，避免水槽中的水倒吸，应将针筒直接取下，加入双氧水后，再安装好针头。

“分解过氧化氢制氧气反应中二氧化锰作用”的实验改进作者：崔迎春来源：《中学化学》2014年第01期对初三化学中催化作用及催化剂的知识介绍，人教2012年版义务教育教科书中是以“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”探究实验形式出现，凸显了新课标倡导的对学生学科素养的培养。

一、教材处理方式人教版教材的探究实验如图1所示。

1.在试管中加入5 mL 5% H2O2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MnO2，把带火星的木条伸入试管，观察现象。

3.待上述试管中没有现象发生时，重新加入H2O2溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。

待试管中又没有现象发生时，再重复上述操作，观察现象。

二、问题的提出教材中探究实验的处理，实际操作步骤2时，由于反应现象比较剧烈，试管内的H2O2溶液和MnO2反应时形成的黑灰色悬浊液剧烈翻腾，产生大量的白色雾气，影响学生对带火星木条复燃的观察；重复完成实验操作步骤3时，由于H2O2溶液量的增多极易造成反应液溢出；反应后混合液中的二氧化锰的分离称重操作难度大。

三、实验的改进1.实验装置笔者通过反复实验，对实验改进如下：取实验室常用玻璃棒一根，将其中下部在乳胶中浸湿，把表面吸附乳胶的玻璃棒在MnO2粉末中滚附，晾干使MnO2粉末粘附在玻璃棒表面；取具支试管、单孔橡皮塞、小气球、注射器，按图2所示连接组装。

2.操作方法（1）称量经上述处理吸附有MnO2粉末的玻璃棒质量，按图2所示组装好装置。

（2）用注射器向试管中注入5 mL 5% H2O2溶液，观察气球的变化情况。

（3）将玻璃棒旋转伸入H2O2溶液中，观察气球变化情况。

（4）待试管中没有现象发生时，推动注射器，重新注入5 mL 5% H2O2溶液，观察气球变化情况。

（5）重复（4）所述操作。

（6）拔出橡皮塞，将带火星的木条置于试管中，挤压气球，观察现象。

（7）将玻璃棒取出，冲洗并烘干，称量质量。

四、改进后的优点1.操作简单，适合于课堂演示和学生实验。