雙氧水分解實驗中二氧化錳粉末的回收利用

何家祺 劉樹剛

蘇教版（2012版）選修四《化學反應原理》專題2第一單元中“催化劑對反應速率的影響”一節(jié)中設計了“活動與探究”環(huán)節(jié)，探究FeCl3溶液和MnO2粉末對5%的H2O2溶液的催化效果。其中MnO2粉末的催化效果更加明顯。

但通過多次實際操作，筆者認為該實驗有以下幾點缺陷：

1.反應過于劇烈。

向容積為20 mL的試管中加入5 mL 5%的H2O2溶液，再加入少量MnO2粉末（約1/4藥匙），劇烈的反應會導致大量含O2氣泡的液體連同MnO2粉末溢出試管。

2.MnO2粉末很難回收，一般處理方法是實驗結(jié)束后連同試管內(nèi)剩余溶液一起倒掉。在分組學生實驗中浪費更多，同時造成對環(huán)境的污染。

通過多次的嘗試和改進，筆者將MnO2粉末與水泥混合，制成水泥催化棒，成功地克服了以上MnO2粉末在該實驗中的缺點。

一、實驗用品

MnO2粉末10 g ，水泥（德清縣南方水泥）10 g，沙子80 g， 蒸餾水， 細線， 塑料板（20 cm×20 cm），廢棄小試管， 若干，玻璃棒， 藥匙。

二、制作方法

將10 g MnO2、10 g水泥、80 g沙子，置于塑料板上混合，一邊加水一邊攪拌。將混合好的水泥用藥匙小心裝入試管中，將細線埋在水泥中間（便于實驗后從容器中取出），用玻璃棒壓實，制成長度約3 cm的水泥催化棒，可制多根用于學生實驗中。待24 h左右，水泥完全硬化，用鑷子敲碎試管，即可取出完全硬化的水泥催化棒。

三、改進后優(yōu)點

1.將MnO2粉末分散在水泥棒中，起到“稀釋”作用，既能起到催化效果，又不會使反應太劇烈。

2.通過細線拉動水泥棒，可控制反應的發(fā)生和停止，不會出現(xiàn)溶液連同MnO2粉末溢出試管的情況。

3.制成的水泥棒可無限次重復使用，避免了藥品的浪費，符合綠色環(huán)保的理念。

（收稿日期：2015-11-25）從表3可以看出，隨著催化劑用量的增加，乙酸乙酯的產(chǎn)率略有下降。因此，當催化劑的用量為反應物總量的2%時，乙酸乙酯的含量最高，因此最佳催化劑用量為反應物總量的2%。

（3）按人教版教材方法用雜多酸作催化劑合成乙酸乙酯

H4SiW12O40·nH2O作催化劑為無色透明溶液，按照人教版教材實驗方法中的乙醇（3 mL）冰醋酸（2 mL），催化劑改用H4SiW12O40·nH2O進行酯化反應實驗。催化劑用量，乙酸乙酯產(chǎn)量和實驗現(xiàn)象列于表4中。

表4催化劑用量，乙酸乙酯產(chǎn)量和實驗現(xiàn)象

催化劑用量/%乙酸乙酯產(chǎn)率/%實驗現(xiàn)象0.3177.7無色透明溶液0.2374.1無色透明溶液雜多酸作催化劑時，反應平穩(wěn)，沒有炭化現(xiàn)象，乙酸乙酯的產(chǎn)率為77.7%，接近濃硫酸作為催化劑的產(chǎn)率，因此，可以用雜多酸替代濃硫酸用于高中化學教材乙酸乙酯的制備。

3. 實驗改進的意義

（1）有利于增強實驗操作的安全性

（2）有利于STS教育理念在新課程中的實施

（3）有利于綠色化學理念在新課程中的體現(xiàn)

雜多酸可作為催化劑替代腐蝕性強的濃硫酸用于高中化學乙酸乙酯制備反應，不但可以消除安全隱患，避免原料發(fā)生炭化，同時在中學化學實驗中引入綠色合成理念，具有重要的人文和社會意義。

（收稿日期：2015-11-25）