二氧化锰“变形记”

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1、二氧化锰“变形记”【提出问题】在学习实验室中利用过氧化氢溶液和二氧化锰反应制取氧气时，我们发现以下问题：1.在实验操作中，很难做到使反应随时发生随时停止（即很难做到使过氧化氢溶液与MnO2粉末分离而使反应停止）。2.如果先放入二氧化锰，再加入过氧化氢溶液，则反应相当剧烈，产生的气流瞬间冲出，不利于氧气的检验和收集。3.只是看到二氧化锰加快了过氧化氢分解的反应速率，而并没有验证催化剂二氧化锰的质量和化学性质的在反应前后是否发生改变。4.由于回收的麻烦，催化剂二氧化锰就随着反应后的废液一起倒掉，既浪费了药品又污染了环境。【猜想与假设】如何解决好以上问

2、题呢？在学完二氧化碳的实验室制法后，我们受到了启发，能否将二氧化锰粉分散在不溶于水的载体中呢？于是，我们查找资料、讨论与制定实验方案，反复实验与改进，让二氧化锰粉末经历了一次颗粒状——片状——块状的演变。【进行实验与收集证据】实验仪器及药品：过氧化氢溶液、二氧化锰、黄豆、万能胶水、铜片、水泥、沙子、天平、药匙、镊子、废旧塑料瓶及瓶盖、试管、滤纸、吹风机等。【演变1】颗粒状二氧化锰：由锌粒和稀硫酸反应制取氢气，我们最先想到把二氧化锰制成颗粒状。黄豆成为我们的首先，因为它大小合适，表面光滑，价格便宜。于是我们把黄豆放入万能胶水中，再快速取出裹有胶水的

3、黄豆，放入二氧化锰粉末中翻滚，将二氧化锰制成颗粒状，取出晾干。但是实验中我们发现：一是反应速率太慢，二是胶水粘的二氧化锰容易剥落下来。那我们就再换一种附着物试试看。【演变2】片状二氧化锰：这次我们选中了铜片。把铜片放入万能胶水中，再快速取出裹有胶水的铜片，放入二氧化锰粉末中翻滚，将二氧化锰制成片状，取出晾干。实验发现反应速率还是较慢，实验效果仍然不理想，看来我们要换一个思路了。【演变3】块状二氧化锰：我们又查找了相关资料，发现可以把二氧化锰粉末和水泥、沙子按照一定比例融合在一起。我们在实验中又遇到了很多问题,如阴干时间的掌握，如沙子很容易散落到与

4、双氧水反应的液体中等。最终反复尝试与对比实验后，我们的配方决定舍弃沙子，按照水泥：二氧化锰=1：4（质量比），加水搅拌成糊状，然后压成块状，使之阴干24小时以上，等水泥发硬后用锤子敲成合适的大小，用水冲洗掉粉末，再晾干备用。历经了多次实验与等待后，我们的产品——类似于巧克力块的块状二氧化锰终于诞生了！【分析与论证】1.实验操作更简单，实验中气泡平稳而持久，可用在简易启普发生器中进行，这样就可以较好地控制反应的发生与结束（即做到了使过氧化氢溶液与MnO2分离而使反应停止）。2.实验后较简便的将块状二氧化锰分离出来，继续再使用，使我们清晰地认识到催化

5、剂的化学性质在反应前后不变。3.实验结束后，冲洗晾干保存，可以以后再用。这就很好地解决了二氧化锰的回收问题，大大节约了药品，降低成本，减少污染。【交流与合作】【思考1】选用同样质量分数（大约10%）的过氧化氢溶液，对比实验效果，我们发现：颗粒状、片状二氧化锰速度较慢；粉末状较快，几分钟后反应几乎停止；块状反应速度适中，气泡平稳而持久。由此我们得出，反应物的状态与形状、反应物之间的接触面积是影响化学反应速率的重要因素之一。【思考2】反应结束后，用水冲洗一下块状二氧化锰，烘干后重新称量，发现质量有所变化。我们发现以下原因：①块状二氧化锰的少量细小的碎

6、末在反应过程中会掉下，混入过氧化氢溶液中；②块状二氧化锰烘干的不够彻底。所以要想进一步准确地证明催化剂的质量在化学反应前后也不变，此实验还是需要进一步的改进。……4名学生组成的团队，从课上走到课下，付出艰辛与智慧，有过放弃与失败，历经了多次的尝试与期待，他们坚持走到了最后！我想这对于他们而言，也经历了一次演变，也是新的起点！我为他们开心与骄傲，可以说学生们亲身体验了一次完整的科学探究。辛劳与汗水的背后收获的则是更多的快乐与成长，这定会让他们回味更久，铭记更久！