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▲昆仑班级 子玚同学
除了高锰酸钾能制氧气外,哪些物质还能制取氧气呢?过氧化氢应该是可以的,过氧化氢?就是双氧水啦,常用于医学消毒的那个物质啦!因其含有氧元素,理论上能生成氧气,真的可以吗?下面随着我们一起来探究吧。
那么过氧化氢在什么情况下能生成氧气?类比高锰酸钾,我们先试试加热吧。
实验1:加热盛有30%过氧化氢溶液(实验室最大浓度)的试管,并把带火星的木条放到试管口。
现象:过氧化氢溶液“沸腾”,有大量气泡冒出;带火星的木条未复燃。
大概是试管口过大,导致管口氧气稀薄,不足以使木条复燃,那我们缩小管口试试吧。
实验2:给盛有30%过氧化氢溶液的试管塞上带有导管的橡胶塞,并把带火星的木条放到玻璃导管管口。
现象:过氧化氢溶液“沸腾”,有大量气泡冒出;带火星的木条未复燃。
why?
过氧化氢不能生成氧气吗?
可能是水蒸气影响了实验,因为30%过氧化氢溶液中70%是水,加热过氧化氢溶液时就会汽化大量的水蒸气,水蒸气熄灭带火星的木条。如何去除过氧化氢中大量的水呢?天呐,我相信这绝对不太容易。
此刻,我们的探索陷入了困局……
等等,我有一个发现——常温下,30%过氧化氢溶液中有微弱气泡冒出,这个气体是什么?水蒸气?不,直觉告诉我,应该是氧气。
常温下,该如何加速这个气体的逸出呢?沉思……
此时,老师的演示实验(实验3)让我兴奋了起来。
实验3:向盛有30%过氧化氢溶液的试管中加入二氧化锰,并把带火星的木条放到试管口。
现象:有大量气泡冒出,木条复燃。
有氧气生成啦!过氧化氢与二氧化锰反应生成氧气。不,二氧化锰应该是条件,二氧化锰加速了过氧化氢放出氧气,那该如何验证呢?
我们先分析一下:如果过氧化氢与二氧化锰反应生成氧气,作为反应物的二氧化锰质量会减少;如果二氧化锰只是条件,它的质量在反应前后应该不会发生变化,那称一下反应前后二氧化锰的质量不就清楚了么。
实验4:称取0.5g的二氧化锰,加入盛有30%过氧化氢溶液的试管中,待反应停止后,过滤、洗涤、干燥、称量。
哇,还是0.5g,看来二氧化锰只是加速了过氧化氢分解生成氧气。
等等,为什么不是二氧化锰加速了水分解生成氧气呢?30%的过氧化氢溶液中有大量的水呀,且水中含有氧元素,也有生成氧气的可能,实验5为我们解答了疑惑。
实验5:向盛有水的试管中加入二氧化锰,并把带火星的木条放到试管口。
现象:木条未复燃。
由实验4、5,我们可以放心地说二氧化锰只是加速了过氧化氢分解生成氧气。
当把二氧化锰加入30%的过氧化氢溶液中,反应剧烈,立刻有大量气体冒出(见实验3、4),这一点不利于实验室收集氧气,想要用过氧化氢实验室制氧气,可以减小过氧化氢的浓度以减缓氧气的生成。
那实验4中过滤出来的二氧化锰还能用吗?
实验6:把实验4中的二氧化锰再次加入盛有过氧化氢溶液的试管中,用带火星的木条检验。
现象:有气泡冒出,木条复燃。
由实验4、6可知,二氧化锰只是加速了过氧化氢分解生成氧气,其在反应前后质量和化学性质没有改变。因此, 我们把能改变其他物质化学反应速率,而本身质量和化学性质在反应前后没有变化的物质叫做催化剂。
催化剂,陌生吗?其实不然,我们身体中每时每刻都进行着有关酶的催化反应,比如淀粉酶催化淀粉的分解,蛋白酶催化蛋白质的分解等等。最后,给大家留一个作业:催化剂只能加快反应的速度吗?减慢可不可以?
指导老师|张军娣
修改老师|侯丹
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