H2O2的化學性質教學實驗探索

王國富

（江西中醫藥高等專科學校，江西撫州344000）

H2O2的化學性質教學實驗探索

王國富

（江西中醫藥高等專科學校，江西撫州344000）

對中等衛生職業教育無機化學課程“化合物性質”的教學方法進行探討，以“H2O2的化學性質”為例，通過引進探索性實驗教學方法，使學生在深刻理解物質化學性質的同時，加強各種能力培養。

H2O2；化學性質；實驗教學

無機化學是中等衛生職業教育藥物制劑等專業一門重要的專業基礎課，也是學生最先接觸的一門化學課程，其學習效果不僅直接關系到后續化學課程，如有機化學、分析化學等的學習，而且會影響專業課的學習。由于課程設置及課時限制等原因，無機化學的教材［1］更注重基本概念、基本理論的敘述，對元素及化合物性質的介紹較少，對幾個重點化合物的性質介紹也不夠深入。然而，學習及探索化合物的性質對于培養學生的學習興趣與獨立思考能力起到非常重要的作用。所以，筆者在教學實踐中非常重視化合物性質的講授，現以“H2O2的化學性質”內容為例，談談如何采用探索性實驗教學方法加強學生對化合物化學性質的學習和理解。

1 H2O2的主要化學性質講解及實驗設計

1.1 穩定性

純凈的H2O2通常性質很穩定，只有當受熱到153℃（有報道稱為144℃［2］）以上時才會猛烈分解甚至爆炸。但以下條件會加速H2O2的分解：

（1）水溶液。常溫下H2O2水溶液能緩慢分解。

問題：純的H2O2及30%H2O2的分解速度與溫度有怎樣的關系呢？

實驗設計：分別加熱純的H2O2及30%H2O2，觀察二者產生氣泡的速度與溫度的關系，并用帶火星的木條檢驗產生的氣體。

（2）介質的酸堿性。H2O2在堿性介質中的分解速度遠大于酸性介質中的分解速度。

問題：和酸性或堿性介質相比，H2O2在中性介質中的分解速度如何？分解速度與介質pH值有怎樣的關系？

實驗設計：以30%的H2O2為例，加酸或堿配成一系列不同pH值的溶液，于同一個水浴鍋中加熱，觀察分解速度與pH值的關系。

（3）重金屬的催化。重金屬離子能加速H2O2的分解。

問題：不同重金屬離子的催化效果有何不同？非重金屬離子如鈉、鎂等有無催化能力？

實驗設計：比較常見的金屬離子如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cr3+、Al3+、 Na+、Mg2+等對分解速度的影響。

（4）光。波長320～380 nm的紫外光能促進H2O2的分解。

問題：這里要特別注意的是促進H2O2分解的是紫外線中的長波部分。

1.2 氧化性

H2O2中的O為-1價，得到一個電子變為-2價，表現為氧化性，其氧化性強弱與溶液pH值有關，但不管是在酸性溶液還是堿性溶液中其都是強氧化劑。

問題1：H2O2在酸性溶液中氧化能力強還是在堿性溶液中氧化能力強？答：通過查閱資料，得知H2O2在酸性溶液中氧化能力更強。

問題2：既然H2O2在酸性溶液中氧化能力更強，為什么氧化Cr2（SO4）3的反應中Cr3+轉變為CrO42-時要在堿性條件下進行？如果在酸性條件下，反應能順利進行嗎？答：氧化還原反應不僅與氧化劑的氧化能力強弱有關，同時也與還原劑的還原能力強弱有關，而不同的還原劑，pH值對其強弱的影響也不同。如I-，pH值對其還原性影響不大，所以H2O2與其的反應在酸性溶液中能順利進行，而對于Cr3+，其在堿性溶液中還原能力遠遠大于酸性溶液中，所以H2O2與其的反應在堿性溶液中能順利進行。

實驗設計：H2O2與KI、Cr2（SO4）3分別在酸性、中性和堿性溶液中的反應情況。

1.3 還原性

H2O2中的O為-1價，失去一個電子變為0價，表現為還原性。但是其還原能力較弱，只有遇到強氧化劑時才表現為還原劑，并且其還原能力也與pH值有關，與作為氧化劑時相反，一般在堿性條件下還原能力更強。

問題：I2能否與H2O2發生氧化還原反應？如能，條件是什么？

實驗設計：用淀粉為指示劑，使H2O2與I2分別在酸性和堿性條件下發生反應，觀察溶液褪色情況。

1.4 酸性

問題：H2O2的酸性程度如何？能使紫色石蕊溶液變色嗎？答：H2O2的酸性比H2CO3弱，但比H2O強。因此，其不能使紫色石蕊溶液變色，但由于其具有強氧化性，能氧化紫色石蕊使其褪色。

2 實驗實施及效果評價

教師設計詳細的實驗操作方法和步驟，學生每兩人一組展開實驗。

2.1 穩定性實驗

由于分解實驗有一定的危險性，所以此實驗嚴禁直接加熱，嚴禁明火，采用水浴加熱的方法，溫度控制在100℃以內，設計5個不同的溫度及不同條件的實驗。

（1）水溶液。量取一定體積的30%H2O2，用不同溫度的水浴加熱，觀察完全分解（不再產生氣泡）所需時間，把實驗結果記錄于表格中。

（2）介質的酸堿性。方法同上，但只做其中一個溫度下的反應實驗。

（3）金屬離子的催化。只做常溫下的反應實驗。

效果評價：學生在實驗過程中，訓練了量筒的使用及觀察能力，學生基本都能得到滿意的結果。

2.2 氧化性實驗

（1）H2O2與I2反應。以淀粉為指示劑，驗證在酸性、中性、堿性條件下溶液藍色能否褪去。注意淀粉要在反應后期加入，以免與I2結合影響反應進行。

（2）H2O2與Cr2（SO4）3反應。由于Cr3+本身是藍色的，所以該實驗不需指示劑，直接觀察溶液顏色的變化情況。

效果評價：該實驗由于有顏色變化，學生興趣較濃，培養了他們熱愛化學、熱愛實驗及獨立思考能力。

2.3 還原性實驗

以淀粉為指示劑，使H2O2過量，若溶液的藍色褪去，則可能發生了氧化還原反應；若不褪色，則沒有發生氧化還原反應。但在堿性條件下，由于會發生如下反應：I2+NaOH?NaI+NaIO +H2O，所以，褪色并不能證明發生了氧化還原反應，需進一步酸化溶液，使上述反應的I2重新生成。若不能生成，也就是藍色不能重新出現，則證明發生了氧化還原反應；若藍色重新出現，則證明沒有發生氧化還原反應。

效果評價：該實驗培養了學生綜合、全面考慮問題的能力。

3 結論

通過加強對物質性質認識的實驗教學，引入探索性實驗教學方法，對于培養學生獨立思考能力、主動學習能力及學習興趣等方面起到了較大作用，為后續課程的學習打下堅實基礎。參考文獻：

［1］丁秋玲.無機化學［M］.2版.北京：人民衛生出版社，2008.

［2］韓漢民.過氧化氫的純化、濃縮與穩定［J］.石油化工，1994，23（5）：298-300.

G424.31

B

1671-1246（2015）17-0103-02