探究过氧化氢制备氧气的最佳条件

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1、探究影响过氧化氢分解速率的因素07化四20072401175钟国莉指导老师：罗秀玲小纟fl成员：杨慧君叶素肖土婵钟国莉李思思【实验目的】%1通过控制反应条件，包括催化剂的种类、过氧化氢的浓度和最佳催化剂的丿IJ量，从而探究用过氧化氢制备氧气的最佳条件；%1通过实验加深对催化剂功能的认识；%1通过收集分解产生的氧气，获得定量测定气体体积的技能；%1通过设计不同条件对•实验结果的影响，曾强实验探究意识和探究技能。【实验原理】2弘0°=2弘0+02

2、催化剂是一种可以改变反应速率而木身不发生化学反应的物质，它的使用能够改变反应途径，降低反应的活化能。过氧化氢分解氧化剂主要是一

3、些内部有形状不规则、互和贯通的孔道的颗粒，这些催化剂的比表而积较大，表而吉布斯口由能较大。过氧化氢本身不稳定其吉布斯自由能很人，因此加入催化剂后总能蜃越过能垒，分解加快。氧气在水中的溶解度很小，所以可以用排水法來测定氧气的体积。【实验仪器与试剂】%1仪器铁架台（试管夹），支试管，胶塞，导管，锥形瓶，药匙，量筒，台秤；%1试剂过氧化氢溶液（5%、10%、15%、20%）,二氧化铤，氧化铜，氧化铁，活性炭。【实验装置】过氧化氢【实验步骤】(1)探究催化剂种类对过氧化氢分解速率的影响%1在支试管屮先加入约IOmL15%的过氧化氢，加入O.lg二氧化镒，迅速塞上胶塞，川排水法

4、收集产生50mL氧气所用时间；%1在其他条件不变的情况下分别加入等质虽的氧化诙、氧化铜、活性灰重复上述步骤。%1实验记录表1：催化剂种类一氧化猛氧化铁氧化铁活性炭现象记录剧烈反应，产牛大量气泡，放出大量热；反应开始5s制备生成T50mL氧气。反应缓慢，有较多气泡产生，伴随放热；在反应开始的2min内只产牛.10mL氧气；再放置约lOmin,剧烈反应，产生大量气泡形成白雾充满整支试管。反应较氧化铁作为催化剂时更缓慢,有气泡产生；在反应开始的前2min内没有收集到氧气；同样放置约lOmin,剧烈反应，现象与氧化铁作为催化剂吋相同。反应最缓慢，只有少量气泡产生；在反应开始的

5、前2min内没有收集到氧气。④实验分析:通过这些平行实验得出，室温和同条件下催化剂的催化效果为：「•轨化镒〉氧化铁心氧化铜>活性炭,二氧化猛的催化效果是最明显的。微量金属(铁，铜，鑼等)氧化物固体催化剂颗粒都为多孔结构，可作为过氧化氮分解反应的催化剂，探究得出氧化铁和氧化铜这两种催化剂的催化性能不如二氧化镒，这两个实验在反应初的分解速率较慢，由于反应放热，到后期温度升高，速率加快，催化效果与二氧化镒相当。根据文献，活性炭作为过氧化氢分解催化剂时反应应该是很剧烈的。但在本实验中活性炭的催化作用没有体现，可能原因是活性炭暴露在空气中的吋间太长失效了，因为活性炭易吸附临界温

6、度高的气体，比如二氧化碳，若活性炭的表面吸附了二氧化碳，其催化能力就会丧失。(2)探究过氧化氢溶液浓度对其分解速率的影响%1在支试管中加入O.lg二氧化僦和10mL5%过氧化氮溶液，塞上胶塞，用排水法收集50mL的氧气，记录所需时间；%1在其他条件不变的情况下分别加入3mL浓度为10%、15%、20%的过氧化红溶液，垂复上述步骤。③实验记录表2：过氧化氢浓度5%10%15%20%现象记录反应较温和而目•较快，产生气泡，放热。反应剧烈难以控制，产生大最气泡，放出大量热。时间(s/5(hnL)56501110平均速率(r/mL/s)0.91.04.55.0④实验分析：通过

7、这些平行实验得出，室温、二氧化猛作催化剂和同条件下不同浓度的过氧化氢的分解速率大小为：20%>15%>10%>5%。过氧化氢的浓度越高，分解速率越快。（3）探究催化剂的用量对其分解速率的影响%1在支试管中加入O.lg二氧化镒和IOmL5%过氧化氢溶液，塞上胶塞，用排水法收集50mL的氧气，记录所需时间；%1在其他条件不变的情况下分别加入0.2g、0.3g最佳催化剂，重复上述步骤。%1实验记录表3：最佳催化剂用量（g）()」0.20.3现象记录反应较温和而且较快，产生气泡，放热。反应较温和而且更快，产生气泡，放热。反应剧烈难以控制，产生大量气泡,放出大量热。时间(s/5

8、0mL)221210平均速率（r/mL/s）2.74.25.0④实验分析:通过这些平行实验得出，室温、二氧化钮作催化剂、过氧化氢浓度为5%和同条件下催化剂的用量对分解速率的影响为：0.3>0.2〉0.1。即催化剂的用量越多，过氧化氢的分解速率越快。【实验总结与反思】（1）总结：本实验为探究影响过氧化氢分解的因索，我们主要探究了室温条件下催化剂种类及其用量、过氧化氢浓度对分解速率的影响。我们探究得出的结论是：对于过氧化氢的分解反应,二氧化猛的催化效果最为明显，在二氧化猛作催化剂时，过氧化氢浓度越大、催化剂用量越大，其分解速率越大。（2）反思：%1我们设