二氧化锰 熔点分解

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。加二氧化锰的操作与人教版实验不足相同，对学生操作不太方便。

化学物职业危害性分析表

二氧化锰

标识 中文名 二氧化锰 英文名 manganese binoxide

分子式 MnO2 危险货物编号 --

分子量 86.94 危险性类别 --

理化特性 熔点（℃） 535（分解） 沸点（℃） --

燃烧热（kJ/mol） -- 饱和蒸气压（kPa） --

相对密度 （水＝1）5.03

外观性状 黑色或黑棕色结晶或无定形粉末

溶解性 不溶于水，不溶于硝酸

稳定性 稳定 避免接触的件 --

燃爆特性 燃烧性 本品不燃，具刺激性 建规火险分级 戊级

闪点（℃） -- 引燃温度（℃） --

毒性及健康危害 接触限值 PC-TWA＝0.15mg/m3

危害程度 侵入途径：皮肤接触、吸入、食入

毒性：极度危害

急性毒性 LD50：--

LC50：--

健康危害 过量的二氧化锰进入机体可引起中毒。主要损害中枢神经系统，尤其是锥体外系统工业生产中急性中毒少见，若短时间吸入大量本品烟尘，可发生“金属烟热”，病人出现头痛、恶心、寒战、高热、大汗。慢性中毒表现有神经衰弱综合征，植物神经功能紊乱，兴奋和抑制平衡失调的精神症状，重者出现中毒性精神病；锥体外系受损表现有肌张力增高、震颤、言语障碍、步态异常等。

引起的职业病 二氧化锰中毒

急救措施 皮肤接触 脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。

眼睛接触 提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

吸入 迅速脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。

食入 饮足量温水，催吐。就医。

防护措施 工程控制：生产过程密闭，加强通风。

呼吸系统防护：空气中粉尘浓度超标时，必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。紧急事态抢救或撤离时，应该佩戴空气呼吸器。

眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。

身体防护：穿防毒物渗透工作服。

手防护：戴橡胶手套。

其他防护：工作现场禁止吸烟、进食和饮水。

二氧化锰的化学式

二氧化锰是一种无机化合物，化学式为MnO2。它是一种黑色粉末，常见于自然界中的锰矿物中，如菱锰矿、硬锰矿等。二氧化锰是一种重要的化工原料，广泛应用于电池、玻璃、漂白剂、金属合金等领域。下面将介绍二氧化锰的化学性质、物理性质、制备方法和应用领域等方面的内容。

1. 化学性质

（1）与酸反应：二氧化锰能与酸反应生成锰盐和水。

2MnO2 + 4HCl → 2MnCl2 + 2H2O + Cl2↑

（2）与氢氧化钠反应：二氧化锰与氢氧化钠反应生成三氧化二锰和水。

MnO2 + 2NaOH → Mn2O3 + 2H2O + Na2O

（3）加热分解：二氧化锰在高温下分解成锰氧化物和氧气。

2MnO2 → 2MnO + O2↑

2. 物理性质

（1）外观：二氧化锰是黑色粉末，呈闪光晶体状。

（2）密度：3.9 g/cm3

（3）熔点：535℃

（4）溶解性：二氧化锰可以在盐酸、硝酸和氢氟酸中溶解，但不能在水中溶解。

3. 制备方法

（1）化学法：将锰盐和氨水混合，得到沉淀的氢氧化锰，再将氢氧化锰加热分解得到二氧化锰。 MnSO4 + 2NH4OH → Mn(OH)2↓ + (NH4)2SO4

Mn(OH)2 → MnO2 + H2O

（2）物理法：将菱锰矿加热至高温，使其中的二氧化锰分解析出。

MnCO3 → MnO + CO2↑

4. 应用领域

（1）电池：二氧化锰是干电池的主要正极材料，也是锰锂电池和动力电池的重要原料。

（2）玻璃：二氧化锰能提高玻璃的抗紫外线能力和抗热能力，用于制造玻璃制品。

（3）漂白剂：二氧化锰可用作漂白剂来处理饮用水、食品、化妆品等，能有效地去除杂质和色素。

（4）金属合金：二氧化锰能用于生产锰铁合金、不锈钢等金属合金。

（5）医药：二氧化锰可用于制造消毒剂、止血药等医药制品。

综上所述，二氧化锰是一种化学性质稳定、物理性质感人的重要化学物质，广泛应用于电池、玻璃、漂白剂、金属合金等领域。在未来的发展中，二氧化锰的应用前景将会越来越广泛，同时也将为人类的生产和生活带来更多的便利和发展。

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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。