探究影響過氧化氫分解速率的因素

河北省霸州市第八中學(xué) 楊海燕

探究影響過氧化氫分解速率的因素

河北省霸州市第八中學(xué) 楊海燕

一、發(fā)現(xiàn)問題

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實驗?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生強烈的求知欲。在學(xué)習(xí)實驗室制取氧氣時，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)老師把30%的過氧化氫溶液稀釋到5%后再加入到二氧化錳中制取氧氣。他們問老師為什么不用30%的過氧化氫溶液直接制取氧氣，老師說30%的過氧化氫溶液太濃，反應(yīng)太快，不易收集氧氣。同學(xué)們聽完后又提出了新的問題：過氧化氫分解速率與什么因素有關(guān)呢？

二、猜想與假設(shè)

老師讓同學(xué)們自己思考交流影響過氧化氫分解速率的因素，同學(xué)們討論后認為，過氧化氫的分解速率與過氧化氫溶液的濃度有關(guān)、與是否使用催化劑有關(guān)。老師又補充了一條，過氧化氫的分解速率還與溫度有關(guān)：當溫度為60℃時，過氧化氫的分解率約為50%；當溫度為90℃～100℃時，過氧化氫的分解率約為90%；當溫度為100℃時，過氧化氫急劇分解。加熱過氧化氫溶液制得的氧氣中混有較多的水蒸氣，而用二氧化錳作催化劑分解過氧化氫不需要加熱，操作簡單，不污染環(huán)境。最后，同學(xué)們總結(jié)影響過氧化氫分解速率的因素有：1.過氧化氫溶液的濃度；2.是否使用催化劑；3.溫度。

猜想1

猜想2

猜想3

三、設(shè)計實驗

如何設(shè)計實驗方案呢？老師告訴同學(xué)們，設(shè)計這類實驗要用到控制變量法，大致可以分為四步：

1.明確探究問題。我們要探究的是影響過氧化氫分解速率的因素。

2.找全影響因素。影響過氧化氫分解速率的因素有溶液濃度、催化劑、溫度。

3.先確定一個研究因素，控制其他因素相同。比如我們要研究溫度對過氧化氫分解速率的影響，則要使過氧化氫溶液的濃度相同，使用等量的同種催化劑或都不使用催化劑。為了便于對比觀察實驗現(xiàn)象，所取過氧化氫溶液的量也要相同。

4.在控制其他因素相同的前提下，改變研究因素。比如我們在探究溫度對過氧化氫分解速率的影響時，保持其他因素相同，探究不同溫度下過氧化氫的分解速率是否相同。

在明確了控制變量法的基礎(chǔ)上，同學(xué)們設(shè)計出以下實驗方案：

1.驗證猜想1：過氧化氫溶液濃度對反應(yīng)速率的影響。常溫下，分別取2 mL5%和15%的過氧化氫溶液于兩支試管中，分別加入0.5 g二氧化錳，振蕩，觀察現(xiàn)象。

2.驗證猜想2：是否使用催化劑對反應(yīng)速率的影響。常溫下，分別取2 mL 5%的過氧化氫溶液于兩支試管中，向其中一支中加入0.5 g二氧化錳，振蕩，觀察現(xiàn)象。

3.驗證猜想3：溫度對反應(yīng)速率的影響。分別取2 mL5%的過氧化氫溶液于兩支試管中，把其中一支試管放入盛有60℃熱水的燒杯中，觀察現(xiàn)象。

四、實驗驗證，得出結(jié)論

同學(xué)們按照實驗方案分組實驗，驗證猜想。驗證猜想1的同學(xué)們觀察到，15%的過氧化氫溶液比5%的反應(yīng)快，得出結(jié)論：相同條件下，過氧化氫的濃度越大，過氧化氫分解的速率越快。驗證猜想2的同學(xué)們觀察到，加入0.5 g二氧化錳的過氧化氫溶液反應(yīng)較快，得出結(jié)論：相同條件下，使用催化劑可使過氧化氫分解的速率變快。驗證猜想3的同學(xué)們觀察到，熱水中的過氧化氫溶液反應(yīng)較快，得出結(jié)論：相同條件下，溫度越高，過氧化氫分解的速率越快。