探究催化劑的作用創新實驗設計

河北省隆化縣第一中學 榮 濤

一、實驗創新的背景

中學化學實驗教學中，用二氧化錳和過氧化氫溶液混合以及加熱混有二氧化錳的氯酸鉀固體是實驗室制取氧氣的兩種方法。在這兩種方法中，二氧化錳起到催化作用，能夠改變化學反應的速率，而本身的質量和化學性質都不改變。教材中重點探究了二氧化錳對過氧化氫分解產生氧氣速率的影響，見圖1。

圖1

教材中對二氧化錳在氯酸鉀分解產生氧氣中的催化作用沒有設計實驗進行探究。為突出二氧化錳在氯酸鉀分解反應中的催化作用，教師或學生往往受圖1 所示實驗設計啟發，探究時采用分別加熱裝有氯酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀和二氧化錳混合物的三支試管，然后將帶火星的木條放在試管口的導管處，觀察木條是否復燃和使木條達到復燃的時間長短，來初步判斷二氧化錳的催化作用，見圖2。

圖2

這種實驗方法不僅操作繁瑣，而且浪費實驗藥品。為此，我設計了一種操作簡單、節約藥品和現象明顯的對比實驗。

二、實驗用品

石棉網、藥匙、線香、火柴；氯酸鉀、二氧化錳。

三、實驗裝置圖

圖3

四、實驗操作方法、現象及結論

1.用藥匙分別將少量且質量大致相等的氯酸鉀、二氧化錳、二氧化錳和氯酸鉀混合物三種藥品分開堆放在同一個石棉網上，見圖3。

2.用火柴點燃線香后再熄滅，制成帶火星的線香。用帶火星的線香依次接觸三堆藥品，即氯酸鉀、二氧化錳、二氧化錳和氯酸鉀混合物。

3.觀察發現，用帶火星的線香接觸氯酸鉀時閃火星，接觸二氧化錳時無變化，接觸二氧化錳和氯酸鉀混合物時線香復燃。從而得出結論：二氧化錳起催化作用。

五、實驗創新的意義

1.實驗所用器材較少，簡單易行，便于操作；

2.所用藥品取少量即可，節約藥品；

3.用帶火星的線香代替帶火星的木條，火星持續時間長，可滿足實驗需要，且實驗現象明顯。