探究催化剂的作用创新实验设计

河北省隆化县第一中学 荣 涛

一、实验创新的背景

中学化学实验教学中，用二氧化锰和过氧化氢溶液混合以及加热混有二氧化锰的氯酸钾固体是实验室制取氧气的两种方法。在这两种方法中，二氧化锰起到催化作用，能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质都不改变。教材中重点探究了二氧化锰对过氧化氢分解产生氧气速率的影响，见图1。

图1

教材中对二氧化锰在氯酸钾分解产生氧气中的催化作用没有设计实验进行探究。为突出二氧化锰在氯酸钾分解反应中的催化作用，教师或学生往往受图1 所示实验设计启发，探究时采用分别加热装有氯酸钾、二氧化锰、氯酸钾和二氧化锰混合物的三支试管，然后将带火星的木条放在试管口的导管处，观察木条是否复燃和使木条达到复燃的时间长短，来初步判断二氧化锰的催化作用，见图2。

图2

这种实验方法不仅操作繁琐，而且浪费实验药品。为此，我设计了一种操作简单、节约药品和现象明显的对比实验。

二、实验用品

石棉网、药匙、线香、火柴；氯酸钾、二氧化锰。

三、实验装置图

图3

四、实验操作方法、现象及结论

1.用药匙分别将少量且质量大致相等的氯酸钾、二氧化锰、二氧化锰和氯酸钾混合物三种药品分开堆放在同一个石棉网上，见图3。

2.用火柴点燃线香后再熄灭，制成带火星的线香。用带火星的线香依次接触三堆药品，即氯酸钾、二氧化锰、二氧化锰和氯酸钾混合物。

3.观察发现，用带火星的线香接触氯酸钾时闪火星，接触二氧化锰时无变化，接触二氧化锰和氯酸钾混合物时线香复燃。从而得出结论：二氧化锰起催化作用。

五、实验创新的意义

1.实验所用器材较少，简单易行，便于操作；

2.所用药品取少量即可，节约药品；

3.用带火星的线香代替带火星的木条，火星持续时间长，可满足实验需要，且实验现象明显。