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过氧化氢制取氧气并探究氧气性质实验的探究

发表时间：2020/12/29 来源：《教学与研究》2020年12月下作者：伍佳

[导读] 在上课过程中，教师按教材使用过氧化氢制取氧气再进行氧气的性质探究实验，此过程需要制取大量氧气，不便于一线教师操作，提高效率。且实验完后，不便于回收二氧化锰，所以对实验装置进行改进且改变催化剂的形态，可以连续制取纯净的氧气，控制反应速率。二氧化锰可快速回收，节约药品。实验装置简单，结合物理连通器，培养学生知识间融会贯通，培养了学生的创新能力与精神绿色环保，污染少。

四川省西昌市西宁中学四川西昌伍佳 615000

摘要：二氧化锰作催化剂，过氧化氢分解制取氧气在2012年教育部审定人民教育出版社九年级上册第二单元课题3《制取氧气》，《氧气的性质》在第二单元课题2。在上课过程中，教师按教材使用过氧化氢制取氧气再进行氧气的性质探究实验，此过程需要制取大量氧气，不便于一线教师操作，提高效率。且实验完后，不便于回收二氧化锰，所以对实验装置进行改进且改变催化剂的形态，可以连续制取纯净的氧气，控制反应速率。二氧化锰可快速回收，节约药品。实验装置简单，结合物理连通器，培养学生知识间融会贯通，培养了学生的创新能力与精神绿色环保，污染少。
关键词：过氧化氢二氧化锰实验改进氧气的性质教学效果
           1.实验的内容
           二氧化锰作催化剂，分解过氧化氢制氧气，使用排水法收集纯净的氧气，将带火星的木条平放在集气瓶口能使带火星的木条复燃，将红磷放在空气中燃烧和在氧气中燃烧，发现在氧气中燃烧更剧烈，硫粉在空气中与氧气中燃烧对比试验，在空气中产生淡蓝色火焰，在氧气中产生蓝紫色火焰。烧红的木炭在氧气中燃烧，发白光，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。烧红的铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体。
           2.实验教学目标
           知识与技能：掌握过氧化氢制氧气的方法，通过实验探究氧气的化学性质。过程与方法：探究制取氧气装置的改进，运用所得氧气探究其性质。通过实验观察比较归纳氧气的化学性质。情感态度与价值观：通过自主探究体会探究活动的乐趣，激发学生探究的兴趣和学习化学的动机，热爱生活，善于观察，充分利用生活用品，形成节约环保的意识。
           3.教材实验特点
           3.1实验药品与仪器
           实验药品：过氧化氢溶液，二氧化锰粉末。仪器：试管、导管、橡胶塞、集气瓶、玻璃片。
           3.2实验原理
           2H2O2        2H2O + O2
           3.3实验装置与方法
           向试管中加入黑色粉末二氧化锰，加入过氧化氢溶液，当导管口处快速产生均匀气泡，利用排水法收集氧气。
           4.4实验不足
           反应速率快，不便于氧气的收集。其次，试管能够容纳的过氧化氢液体有限，使得制取的氧气有限。如果将试管换成锥形瓶，添加长颈漏斗，用长颈漏斗添加药物，虽然控制了反应的速率，但由于反应初，速率较快，常常会伴有气体和液体从长颈漏斗口处喷出，不便于实验进行。如果换成分液漏斗，分液漏斗易碎。由于二氧化锰为粉末状固体，不便于回收，每次做完实验，在清洗仪器时就随水冲走，导致药品浪费。在搬运氧气过程中，氧气容易泄漏，现象不明显。课堂学习效率降低
          4.实验改进与创新
           4.1实验药品加工
           将二氧化锰和水泥以1:2比例混合，调成糊状，搓成直径1厘米小球平铺在白纸上，自然晾干，在晾干的过程中，加少许水润湿水泥球，让小球速干。干后，洗净小球待用。模仿盐酸与大理石制二氧化碳的过程，化学反应适中。

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           4.2实验仪器的改进
           使用矿泉水瓶当反应容器，用布袋装入二氧化锰和水泥小球，用细线拴住布袋，放入塑料瓶中，反应开始能够如同盐酸与大理石反应制取二氧化碳一样，得到平稳的氧气流，便于氧气的收集，当拉起细线，反应停止。该装置即利用了废物，控制了反应的速率。且便于回收二氧化锰，不浪费二氧化锰。
           使用废弃的启普发生器的容器作为氧气性质实验的反应容器，运用排水法收集纯净的氧气，该容器即作为收集气体容器也作为反应容器。利于保护仪器，不至于仪器受热不均炸裂，便于废气二氧化硫吸收处理。现场制备氧气并运用于氧气的性质实验，节约了上课制取氧气的时间，提高了教学效率。
           运用连通器原理。重复多次收集氧气，便于学生多次观看氧气性质实验。模拟医院医生给病人打吊针的模型，可以多次向容器中灌水，运用排水法收集氧气进行试验。
           4.3试验装置
           塑料瓶作为反应容器，布袋装二氧化锰块状固体，细线作为提拉布袋的工具，控制反应的进行。废弃启普发生器的容器部分作为氧气性质实验的发生装置，右侧塑料瓶装水，与启普发生器的容器部分构成连通器，可重复多次进行实验。
           5.4实验过程
           1：引导学生运用生活常见现象对实验室制取氧气装置进行改进。将粉末状的二氧化锰与水泥和在一起凝固，变为块状，达到双氧水与二氧化锰分离来控制反应的开始。将废弃的启普发生器中装满水，运用排水法收集氧气，排出的水引入塑料瓶。关闭启普发生器容器两端的止水夹，打开上方的橡胶塞。
           将带火星的小木条平放在容器瓶口，带火星的木条复燃。
           2.带领学生制取氧气，并探究氧气与木炭的反应，观察实验现象。
           取木炭，点燃，伸入氧气中，发现木炭在氧气中燃烧发白光，木炭在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈。
           关闭容器上方橡胶塞，打开相应的止水夹，打开启普发生器右端止水夹，提起塑料瓶，形成连通器，将启普发生器容器中的水灌满，同时将木炭燃烧生成的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊。关闭容器上端止水夹，放下塑料瓶，重复使用排水法，再次在启普发生器中收集氧气。
           3.探究铁丝在氧气中燃烧
          将细铁丝打磨光亮，将铁丝螺旋状绕在火柴上，点燃火柴，待火柴燃尽时，插入盛有氧气的容器中，观察铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放热。
          打开容器右端止水夹，提起塑料瓶，形成连通器，将启普发生器中的水灌满，关闭启普发生器上端橡胶塞，放下塑料瓶，重复使用排水法，再次在启普发生器中收集氧气
          4.探究硫粉在氧气中的燃烧
          取硫粉，点燃，发现硫粉在空气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰，有刺激性气味气体产生，伸入氧气中，发出明亮的蓝紫色火焰，放热，关闭启普发生器橡胶塞，用水吸收反应后的气体。
          5.实验教学效果与评价
          实验简单，可以一个人操作。现象生动直观，并且可以重复实验，不用担忧氧气漏气的问题，提高了教学效率。且带动了学生科学探究，在生活中挖掘化学。
          废物利用，节约药品，环保。二氧化锰可快速回收，节约药品，重复使用。可以快速收集氧气，而且使用排水法收集的氧气纯净。运用生活中常见的仪器及废弃物品作为反应容器，绿色环保，污染少。
          实验装置简单，结合物理连通器，培养学生知识间融会贯通，培养了学生的创新能力与精神。