河北省霸州市第八中學(xué) 楊海燕

探究影響過(guò)氧化氫分解速率的因素

河北省霸州市第八中學(xué) 楊海燕

一、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲。在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣時(shí)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)老師把30%的過(guò)氧化氫溶液稀釋到5%后再加入到二氧化錳中制取氧氣。他們問(wèn)老師為什么不用30%的過(guò)氧化氫溶液直接制取氧氣，老師說(shuō)30%的過(guò)氧化氫溶液太濃，反應(yīng)太快，不易收集氧氣。同學(xué)們聽(tīng)完后又提出了新的問(wèn)題：過(guò)氧化氫分解速率與什么因素有關(guān)呢？

二、猜想與假設(shè)

老師讓同學(xué)們自己思考交流影響過(guò)氧化氫分解速率的因素，同學(xué)們討論后認(rèn)為，過(guò)氧化氫的分解速率與過(guò)氧化氫溶液的濃度有關(guān)、與是否使用催化劑有關(guān)。老師又補(bǔ)充了一條，過(guò)氧化氫的分解速率還與溫度有關(guān)：當(dāng)溫度為60℃時(shí)，過(guò)氧化氫的分解率約為50%；當(dāng)溫度為90℃～100℃時(shí)，過(guò)氧化氫的分解率約為90%；當(dāng)溫度為100℃時(shí)，過(guò)氧化氫急劇分解。加熱過(guò)氧化氫溶液制得的氧氣中混有較多的水蒸氣，而用二氧化錳作催化劑分解過(guò)氧化氫不需要加熱，操作簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境。最后，同學(xué)們總結(jié)影響過(guò)氧化氫分解速率的因素有：1.過(guò)氧化氫溶液的濃度；2.是否使用催化劑；3.溫度。

猜想1

猜想2

猜想3

三、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案呢？老師告訴同學(xué)們，設(shè)計(jì)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)要用到控制變量法，大致可以分為四步：

1.明確探究問(wèn)題。我們要探究的是影響過(guò)氧化氫分解速率的因素。

2.找全影響因素。影響過(guò)氧化氫分解速率的因素有溶液濃度、催化劑、溫度。

3.先確定一個(gè)研究因素，控制其他因素相同。比如我們要研究溫度對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響，則要使過(guò)氧化氫溶液的濃度相同，使用等量的同種催化劑或都不使用催化劑。為了便于對(duì)比觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所取過(guò)氧化氫溶液的量也要相同。

4.在控制其他因素相同的前提下，改變研究因素。比如我們?cè)谔骄繙囟葘?duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響時(shí)，保持其他因素相同，探究不同溫度下過(guò)氧化氫的分解速率是否相同。

在明確了控制變量法的基礎(chǔ)上，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)出以下實(shí)驗(yàn)方案：

1.驗(yàn)證猜想1：過(guò)氧化氫溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。常溫下，分別取2 mL5%和15%的過(guò)氧化氫溶液于兩支試管中，分別加入0.5 g二氧化錳，振蕩，觀(guān)察現(xiàn)象。

2.驗(yàn)證猜想2：是否使用催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響。常溫下，分別取2 mL 5%的過(guò)氧化氫溶液于兩支試管中，向其中一支中加入0.5 g二氧化錳，振蕩，觀(guān)察現(xiàn)象。

3.驗(yàn)證猜想3：溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。分別取2 mL5%的過(guò)氧化氫溶液于兩支試管中，把其中一支試管放入盛有60℃熱水的燒杯中，觀(guān)察現(xiàn)象。

四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論

同學(xué)們按照實(shí)驗(yàn)方案分組實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想。驗(yàn)證猜想1的同學(xué)們觀(guān)察到，15%的過(guò)氧化氫溶液比5%的反應(yīng)快，得出結(jié)論：相同條件下，過(guò)氧化氫的濃度越大，過(guò)氧化氫分解的速率越快。驗(yàn)證猜想2的同學(xué)們觀(guān)察到，加入0.5 g二氧化錳的過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)較快，得出結(jié)論：相同條件下，使用催化劑可使過(guò)氧化氫分解的速率變快。驗(yàn)證猜想3的同學(xué)們觀(guān)察到，熱水中的過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)較快，得出結(jié)論：相同條件下，溫度越高，過(guò)氧化氫分解的速率越快。