双氧水分解实验中二氧化锰粉末的回收利用

何家祺 刘树刚

苏教版（2012版）选修四《化学反应原理》专题2第一单元中“催化剂对反应速率的影响”一节中设计了“活动与探究”环节，探究FeCl3溶液和MnO2粉末对5%的H2O2溶液的催化效果。其中MnO2粉末的催化效果更加明显。

但通过多次实际操作，笔者认为该实验有以下几点缺陷：

1.反应过于剧烈。

向容积为20 mL的试管中加入5 mL 5%的H2O2溶液，再加入少量MnO2粉末（约1/4药匙），剧烈的反应会导致大量含O2气泡的液体连同MnO2粉末溢出试管。

2.MnO2粉末很难回收，一般处理方法是实验结束后连同试管内剩余溶液一起倒掉。在分组学生实验中浪费更多，同时造成对环境的污染。

通过多次的尝试和改进，笔者将MnO2粉末与水泥混合，制成水泥催化棒，成功地克服了以上MnO2粉末在该实验中的缺点。

一、实验用品

MnO2粉末10 g ，水泥（德清县南方水泥）10 g，沙子80 g， 蒸馏水， 细线， 塑料板（20 cm×20 cm），废弃小试管， 若干，玻璃棒， 药匙。

二、制作方法

将10 g MnO2、10 g水泥、80 g沙子，置于塑料板上混合，一边加水一边搅拌。将混合好的水泥用药匙小心装入试管中，将细线埋在水泥中间（便于实验后从容器中取出），用玻璃棒压实，制成长度约3 cm的水泥催化棒，可制多根用于学生实验中。待24 h左右，水泥完全硬化，用镊子敲碎试管，即可取出完全硬化的水泥催化棒。

三、改进后优点

1.将MnO2粉末分散在水泥棒中，起到“稀释”作用，既能起到催化效果，又不会使反应太剧烈。

2.通过细线拉动水泥棒，可控制反应的发生和停止，不会出现溶液连同MnO2粉末溢出试管的情况。

3.制成的水泥棒可无限次重复使用，避免了药品的浪费，符合绿色环保的理念。

（收稿日期：2015-11-25）从表3可以看出，随着催化剂用量的增加，乙酸乙酯的产率略有下降。因此，当催化剂的用量为反应物总量的2%时，乙酸乙酯的含量最高，因此最佳催化剂用量为反应物总量的2%。

（3）按人教版教材方法用杂多酸作催化剂合成乙酸乙酯

H4SiW12O40·nH2O作催化剂为无色透明溶液，按照人教版教材实验方法中的乙醇（3 mL）冰醋酸（2 mL），催化剂改用H4SiW12O40·nH2O进行酯化反应实验。催化剂用量，乙酸乙酯产量和实验现象列于表4中。

表4催化剂用量，乙酸乙酯产量和实验现象

催化剂用量/%乙酸乙酯产率/%实验现象0.3177.7无色透明溶液0.2374.1无色透明溶液杂多酸作催化剂时，反应平稳，没有炭化现象，乙酸乙酯的产率为77.7%，接近浓硫酸作为催化剂的产率，因此，可以用杂多酸替代浓硫酸用于高中化学教材乙酸乙酯的制备。

3. 实验改进的意义

（1）有利于增强实验操作的安全性

（2）有利于STS教育理念在新课程中的实施

（3）有利于绿色化学理念在新课程中的体现

杂多酸可作为催化剂替代腐蚀性强的浓硫酸用于高中化学乙酸乙酯制备反应，不但可以消除安全隐患，避免原料发生炭化，同时在中学化学实验中引入绿色合成理念，具有重要的人文和社会意义。

（收稿日期：2015-11-25）