姜紹南 陳盛艷 朱雷
據(jù)資料記載,H2O2可以被多種催化劑催化分解。MnO2是教材里最為常見的催化劑。三價鐵(如FeCl3)、二價銅(如CuO)都能夠催化H2O2的分解。
在一次實驗優(yōu)化活動中,出于需要,筆者組織學生做了CuO催化H2O2分解的實驗探究。帶著對未知結(jié)果的好奇心,探究得到的實驗現(xiàn)象可以極大地調(diào)動學生對化學知識的學習興趣。
為了讓學生在實驗中明確各種量的控制不是隨意而為,形成嚴謹?shù)目茖W探究的品格,我們在各個量的控制上都分別采用了相應的計量器具。
1實驗步驟及現(xiàn)象
(1)稱取4.0 g分析純堿式碳酸銅(銅綠)粉末,放入30 mL的坩堝中。將此坩堝放在三腳
架上面的泥三角上,用酒精燈緩慢加熱,同時用玻璃棒輕輕攪拌Cu2(OH)2CO3粉末,直到Cu2(OH)2CO3粉末完全變成黑色粉末,然后將坩堝放在石棉網(wǎng)上冷卻。
(2)量取25 mL濃度約為6%的H2O2溶液放入大試管中,稱取0.5 g已經(jīng)冷卻的CuO粉末加入到大試管中,立即塞好帶有集氣導管的單孔橡膠塞,過一會兒用排水取氣法收集氧氣。
可以看到,室溫下,加入CuO粉末的H2O2分解速度很慢。為此,探索了H2O2穩(wěn)定分解的最佳條件。
2CuO催化分解的H2O2的最佳條件
用200 mL燒杯水浴加熱大試管,做了系列對比實驗,見表1。
其他條件不變,多次重復水浴60 ℃的實驗,氣源穩(wěn)定,制得的氧氣無異味,用排水取氣法收集氣體,集氣瓶中不會形成水霧。數(shù)次重復,效果均很好。
用市售的分析純CuO粉末代替分解Cu2(OH)2CO3得到的CuO,重復水浴60 ℃的實驗,催化效果很差。分析原因,市售的分析純CuO,粉末顆粒度較大,可見不同制備方法制備的同一種物質(zhì)其催化性能并不相同。
3實驗結(jié)論
水浴60 ℃是CuO(分解堿式碳酸銅得到)催化分解H2O2的適宜溫度。這也可以作為實驗室制取氧氣的一種方法。
由此小實驗類推,可以讓學生更好地明白侯氏制堿法、合成氨等化學工藝條件的選擇是多么重要和來之不易。