dis探究催化剂对过氧化氢分解反应速率影响

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1、DIS探究催化剂对过氧化氢分解反应速率影响　　摘要：采用先进的DIS实验系统，通过压强传感器实时测量过氧化氢分解反应放出氧气的气压，利用气压变化快慢与氧气放出速率大小成正相的关系，绘制在无催化剂和有催化剂两种情况下的“p-t”曲线，外显出催化剂对过氧化氢分解反应的影响过程，揭示出该分解反应速率曲线的数学规律和反应的变化规律。关键词：DIS；催化剂；过氧化氢；反应速率规律文章编号：1008-0546（2013）07-0088-03中图分类号：G633.8文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.07.035

2、一、探究意图8苏教版教材《实验化学》专题4的课题2中设计了催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响实验，这是采用传统中学化学实验手段对此实验进行的定量研究。通常判断过氧化氢分解速率的大小，可以通过观察比较过氧化氢溶液中析出气泡的快慢程度，或测定单位时间内过氧化氢分解放出氧气的体积。但催化剂对过氧化氢分解反应过程究竟是如何影响的？该分解反应是什么规律？反应速率曲线又是怎样的数学关系？这些都是传统中学化学实验手段难以回答的。基于对这些问题的思考，我进行了本文的探究。二、探究思路为了准确、实时、快速和自动采集过氧化氢分解放出氧气的气压变化曲线，本实验选用了

3、先进的DIS实验系统来完成。DIS（DigitalInformation8System）即数字化信息系统，是将现代实验技术和以计算机为核心的信息技术融为一体的新型实验系统，由“传感器+数据采集器+实验软件包+计算机”构成。DIS实验系统最根本的特点是将实验过程或现象转化为可检测的物理信号，进而利用物理信号反映或研究实验本质，这也是科学研究中非常重要的“转化”思想。传统的实验手段存在着误差大、数据采集慢（无法在很快的时间内采集很多组数据）、有的物理量无法直接测量、读数不方便等问题，更为重要的是数据处理手工完成，效率低，误差大。计算机和传感器的介入

4、可以更快更准确地获得可连续的监测和采集实验数据，对于化学反应中许多“瞬时”的过程，我们也能将实验数据记录下来仔细分析了，测出来的数据以表格、图像、仪表等多种方式实时显示、分析、处理，更客观、真实地展现实验过程，更容易、更深刻地揭示客观世界隐藏的各种规律。因此利用DIS实验系统可以探究问题的广度和深度都大大拓展，这对提高学生的探究能力很有益处。不仅能使学生加深理解和巩固学科知识，更重要的意义在于可以培养学生形成科学的思维方式，掌握科学的研究方法。选用MnO2作催化剂，通过DIS实验系统的压强传感器对过氧化氢分解放出氧气的气压进行实时测量，利用气压

5、变化快慢与氧气放出速率大小成正相的关系，绘制在无催化剂和有催化剂两种情况下的“p-t”曲线，外显出催化剂对过氧化氢分解反应的影响过程，揭示出该分解反应速率曲线的数学规律和反应的变化规律。三、探究用品朗威■DISLab6.0数据采集器、计算机、压强传感器、具支试管、橡胶管、单孔橡胶塞、20mL注射器、铁架台（带铁夹）、纸槽、天平、称量纸、药匙、6%H2O2溶液、MnO2（粉末）压强传感器：用于测量气体压强，其读数为绝对压强值。使用时应保证被测气体与压强传感器前端的软管连接紧密。量程为0kPa～300kPa，分度0.1kPa。请注意勿将该传感器直接

6、用于测量液体压强，不能超量程使用。四、探究方案1.组装实验装置，用数据线连接计算机、数据采集器、压强传感器，如图1所示。2.打开DISLabV6.0实验软件系统，点击“通用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示当前压强值。观察压强示数是否稳定，如果示数有所下降，则说明装置漏气。83.先用6%H2O2溶液作空白实验，监测体系中氧气生成速率。用注射器抽取3mL6%H2O2溶液并插入单孔橡胶塞，在具支试管上塞紧橡胶塞。4.打开实验软件系统的“组合图线”功能，点击“采集控制”中“停止”按钮。点击“图线选择”中“添加”按钮，设定x轴、y轴分别为“时间

7、”、“p”，点击“确定”，即添加“p-t”曲线。5.点击“开始”，迅速注入3mL6%H2O2溶液并抵按住注射器活塞。观察60s内实验过程中气压随时间的变化曲线，后点击“停止”。6.点击界面下方“选择区域”图标，分别选择图线上反应开始时的起点和终点。根据实验所获得的曲线形状，对曲线的分布规律作出初步的判断。点击“图线分析”的“拟合”按钮，选择相应的拟合工具加以验证，即得到基于该工具的拟合曲线及其图线方程。观察拟合曲线与“p-t”曲线的吻合程度，可为推断该“p-t”曲线符合何种数学规律提供有力的佐证。7.加入0.2gMnO2于洗净的具支试管中，用注

8、射器抽取3mL6%H2O2溶液并插入单孔橡胶塞，在具支试管上塞紧橡胶塞。重复以上4-6步操作，得到“p-t”曲线，找出此曲线的数学规律。五、数据分析与