课题：《氯酸钾制氧气的不同催化剂的研究》
姓名： 王思氩 学号： [1**********]
日期： 2013.10.1
《氯酸钾制氧气的不同催化剂的研究》
一 实验总纲目录
研究问题2 评价指标 2 流程设计 2 数据记录 3 数据处理 4 实验结论 6 实验反思 6 附表 8
二、研究问题
1.研究意义：
实验室制氧气是初中化学中非常重要的一节内容，也是学生学习的第一种气体制备知识。
在氯酸钾制备氧气时，普遍采用的催化剂为二氧化锰。查阅资料得知，大多数金属氧化物均可以作为催化剂。所以引发思考，是否可用其他催化剂代替二氧化锰进行此实验，与一般催化剂相比，二氧化锰具有什么优缺点，从而可以更好理解实验。
2.具体研究问题：
本次实验是对比二氧化锰和氧化铜作为催化剂，对氯酸钾制备氧气的影响效果，从而探究在实验室中氯酸钾制氧气时，哪一个作为催化剂更好。
三、评价指标
1.控制变量：
为了使实验结果清晰表示出只是催化剂的不同对实验结果所造成的影响，本实验需要控制变量：
在相同温度、大气压等环境下进行实验
用等量的氯酸钾参与反应
在两个催化剂与氯酸钾反应的最佳配比下进行实验
实验装置要保持一致 药品的研磨程度要一致 均从点火加热开始计时
2.评价指标：
比较在其他条件都相同时，采用两种催化剂时氯酸钾反应的产气速率。
四．具体操作流程
五．数据记录
1.二氧化锰催化氯酸钾制氧气：
2.氧化铜催化氯酸钾制氧气
六．数据处理
1.根据数据记录，以时间轴为纵坐标，排水体积作为横坐标，作出产气量与时间的关系图。
2．将两组数据制图进行对比，以便更直观看出两种催化剂影响下，氯酸钾的开始产气时间和产气速率，从而得出结论。
七、实验结论
1、由实验结果看出：
氧化铜作催化剂开始产生气体所用时间
八、实验反思
1.实验结果评估：
本次实验得出的结论为采用氧化铜为催化剂更好。
但这与传统实验操作普遍采用二氧化锰作为催化剂的事实相违背，所以提出质疑：
为什么在学生实验教材中不采用氧化铜催化氯酸钾制备氧气呢？
2.查阅资料并分析实验结果：
⑴为了进一步解释提出的质疑，先进行资料查阅：
资料一：
研究表明几乎一切金属氧化物如二氧化铅、氧化铜、氧化镁、氧化锌、二氧化锰、三氧化二铁、三氧化二铝等对氯酸钾的热分解反应都具有催化作用，其中二氧化锰和氧化铜的催化性能为最好，下表为氯酸钾在几种催化剂存在时开始发生分解反应和反应最激烈时的温度：
——摘自《中学化学教学》
资料二：
实验室制取氧气是初中化学分厂重要的一节内容，也是学生学习的第一种气体制备知识。
根据试验，氯酸钾和二氧化锰的用量比为3:1（质量比），氧气产生速度最快。若二氧化锰的用量过少，它与氯酸钾的接触面积小，要使反应顺利进行就必须升高温度，这样会使反应速度急剧加快而导致烟尘增加，二氧化锰用量过多，又会使反应速度降低。
考虑到学生实验的具体情况，常使用氯酸钾和二氧化锰的用量比改为6:1(质量比)，使反应速度适中，便于氧气的收集和利用，并可减少浪费。
——摘自《中学化学实验及教学研究》
资料三：
酒精灯是化学实验中经常使用的热源，其火焰分为焰心、内焰和外焰。一般认为酒精灯的火焰温度在400—500℃左右，最高可达800℃。在实验室制氧气时，采用酒精灯作为热源，可以充分达到反应所需温度，并且在中学实验中更加便于操作。
——摘自《化学教学》
⑵结合资料根据实验进行分析：
①由资料和实验结果看出：二氧化锰和氧化铜均可达到催化效果。但是考虑到实际情况，酒精灯的温度能够很快使氧化铜催化效果达到最激烈反应状态，迅速产生气体，如果操作不及时就会造成药品浪费，且不利于气体收集。而中学化学实验中氧气制取，为了使反应速度适中，便于氧气的收集和利用，同时减少浪费，锻炼学生的动手操作能力和掌握气体制备的知识，在酒精灯作为热源时，采用二氧化锰催化为最佳，并且用量可稍少于最佳配比，使反应达到最佳制取收集的速度。
②本实验中比较催化效果的评价指标只有：产气速率。由于指标太过单一，不够全面，这是造成本实验结果与事实违背的根本原因。所以，若仅从产气速率方面看，氧化铜的催化效果更佳。但是催化剂的选用不仅仅考虑催化效果，还应结果具体的实验目的、副产物 、操作的难易程度、操作的危险性大小等多方面的因素，所以不能单从一个催化效率指标来得出选用哪种催化剂的结论
3.实验操作反思：
⑴本次实验总共进行了4次操作，其中2次失败。分析失败的原因：
①第一次用二氧化锰作为催化剂时气体收集不准确，出气量很少，并且出气不稳定，原因是在样品填充过程中填压太紧，造成样品受热不充分，反应不完全。
改进方法：第二次样品填压留有空隙时此现象不再出现。
②第二次实验失败是用氧化铜作催化剂时，反应十分迅速，体积间隔选取为5ml时，时间间隔非常短，只有大约2秒间隔，由于是用纸笔记录，记录过慢，造成数据不完全。 改进方法：采用按压计时器，可以缩短记录时间。或者将记录的体积间隔改为每收集10ml记录一次。本次实验中，采取的改进方法为利用按压秒表计时器来进行数据记录。
附表： 本次实验关于教学的相关思考
1. 做演示实验课时，课前要做好所有关于实验的相关准备，提前准备好装置，并且将检查
装置气密性等步骤在课前进行，以便节约课堂时间，讲解重点内容。
2. 讲课时的操作要与语言相匹配，在操作时讲解需要注意的知识，以加深学生的理解，吸
引学生的注意力。
3. 在探究性实验中，目的要明确，一定要在实验中突出衡量指标，并且围绕该指标进行实
验流程设计。对于非探讨重点的内容可以一句带过，以免造成课堂的拖沓。 4. 可以根据实验目的对实验装置进行改良，并且启发学生的思维，针对实验中遇到的问题，
对实验进行改进。
5. 在比较实验中，一定要注意控制变量，排除其他因素对实验结果的影响，以免造成分析
的错误。
6. 要充分把握好课堂的进度和节奏，重点明确，提前进行演练，以确保在规定时间内按照
进度完成教学内容。