用KClO₃制取氧氣實驗的催化劑的選擇

劉艷霞

【摘要】初中化學教學中，用氯酸鉀制取氧氣，催化劑影響著氧氣產(chǎn)生的速率。結果表明，在實驗室制取氧氣最佳催化劑是二氧化錳。本文通過實驗對幾種催化劑做了比較，進一步驗證了結果。

【關鍵詞】催化劑 氧氣生成速率 單位時間

1 引言

初中化學教學中，用氯酸鉀與催化劑共熱制取氧氣，制取的氧氣用來做木炭在氧氣中燃燒、鐵絲在氧氣中燃燒等氧氣的性質(zhì)實驗。若氧氣的量不多或產(chǎn)生的速率不快會影響這些實驗的效果。短時間內(nèi)制備足量的氧氣與催化劑的選擇有非常密切的關系。因此，本文對制取氧氣最適宜的催化劑的選擇作了如下探究[1]。

2 實驗部分

不同催化劑與氯酸鉀共熱生成氧氣的速度不同，單位時間內(nèi)收集到氧氣的體積也不同，催化劑的選取對單位時間內(nèi)生成氧氣的體積即氧氣的生成速率有著很大的影響[2]。

2.2 實驗用品

儀器：量筒（250ml） 1個，（25ml）1個；

集氣瓶（250ml） 1個；

托盤天平，2個 大試管 5個

鐵架臺，膠塞，導氣管，酒精燈，試管夾

藥品：氯酸鉀，二氧化錳，氧化鋁，氧化鐵，二氧化硅，氧化銅

2.3 實驗步驟

2.3.1 不同催化劑對催化效果的影響

分別稱取五份KClO₃，再分別稱取MnO₂、Fe₂O₃、CuO、SiO₂、Al₂O₃各三份，按質(zhì)量比3：1將氯酸鉀與氧化物均勻混合，使反應物充分接觸按下圖裝配好實驗裝置。檢查裝置氣密性，把五種混合物分別裝入五支干燥的大試管中，然后按順序用酒精燈加熱，用同一酒精燈加熱，控制酒精燈火焰大小一致，火焰跟試管的距離一致（圖1）。

（注意事項：用排水法測定氧氣體積時注意兩點：第一，要冷卻到室溫；第二，要使量筒里的水面跟集氣瓶里的水面高度保持水平，這樣才能使集氣瓶內(nèi)的壓強跟外界大氣壓強相等。）

記錄從反應開始到結束所用的時間，加以整理并繪成下表1所示。

2.3.2 不同催化劑價格的比較（表2）

3 結果討論

通過表1，催化效果最佳者為MnO₂，其次為CuO和Fe₂O₃，其中Fe₂O₃的副反應大，由表2，F(xiàn)e₂O₃的價格最便宜，MnO₂與CuO的價格相近，由于考慮到催化效果和副反應，在初中化學教學中，為了在課堂演示中完成所有規(guī)定的實驗，所以選用MnO₂作為催化劑與KClO₃共熱制氧氣是最適宜的。

參考文獻

[1] 王允珉，主編.中學化學教學法.上海：華東師范大學出版社，1990.（264-269）

[2] 沈鴻博主編.中學化學教材教法.上海：華東師范大學出版社，1990.（275-284）

[3] 各地中學化學（初三）教學參考資料