探究实验设计：二氧化锰的催化作用1化学反应原理： 过氧化氢不稳定，在常温下就能缓慢分解放出氧气。但速度较慢，不易察觉。在过氧化氢 溶液中加入适量二氧化锰后，能立即有氧气迅速放出。在此反应中，二氧化锰是催化剂， 能加速该反应的发生。2实验仪器：试管、酒精灯、药匙（或纸槽） 、木条等。实验药品：5%的过氧化氢溶液、二氧化锰等 3探究方案： 在试管中加入约 5 mL 5%的过氧化氢溶液，将一根较长的带火星木条伸入试管内试验， 木条不复燃，证明无氧气放出。 （准确地说，是放出氧气速度慢。 ）如图 7-1。 将上述过氧化氢溶液在酒精灯上微加热一会，再用带火星的木条试验，木条复燃。说明 加热可加速过氧化氢的分解，同时也说明，过氧化氢本身可以分解，以此说明催化剂不能 改变反应的方向。如图 7-2。 另取一支试管，在其中加入约 5 mL 5%的过氧化氢溶液，用带火星的木条试验不复燃 后，立即加入少量的二氧化锰粉末。再用带火星的木条试验，木条复燃。证明二氧化能加 速过氧化氢的分解速率。如图 7-3 4探究评价： 该实验先由常温下过氧化氢溶液不能使带火星木条复燃，说明常温下过氧化氢溶液不能放 出氧气（准确地说，是放出氧气速率低，不足以使带火星的木条复燃。 ）再由加热过氧化氢 溶液，使带火星木条复燃，说明过氧化氢本身能放出氧气。为讲清催化剂的作用，此实验 不能忽视。再从常温下加二氧化锰，有氧气快速放出说明二氧化锰能加速该反应。是该反 应的催化剂。 使该实验也存在某些缺点，一是需要的时间比较长，二是没能检测反应后二氧化锰的质量 和化学性质不变。 5 资源开发： 在带凸起的双叉试管中，一边加入约 1 g 的二氧化锰，试管口稍倾斜向上固定在铁架台 上，小心加入 5 mL 5%的过氧化氢溶液。如图 7-4 所示。先用带火星的木条试验，木条不复燃，证明无氧气放出。小心扭动又叉试管，使过氧化氢 溶液倾入另一管中，再用带火星木条试验，木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰。证明 有氧气放出。 此实验有明显的反应现象，时间短，用于演示实验效果很好。 该反应还可以用二氧化锰催化氯酸钾分解代替。也可以用双叉试管实验。 在双叉试管两边各放入 1 g 左右的二氧化锰和 3 g 左右的氯酸钾，固定在铁架台上，用带火 星的木条试验。木条不复燃。再分别用两只酒精灯分别在两边加热至氯酸钾熔化，用带火 星的木条试验，木条不复燃。如图 7-5。 移开酒精灯停止加热，并小心将又叉管倾斜，使二氧化锰倾入氯酸钾中，再用带火星木条 试验。木条立即复燃，并产生明亮的白色火焰。证明有氧气迅速放出。 6创新思维： 在实验室制取氧气的实验中，二氧化锰并不是唯一的催化剂。笔者亲自实验过几种不同物 质对氯酸钾和过氧化氢溶液的催化效果，又从资料中查阅到，有人也曾做过类似实验，发现有很多物质对过氧化氢和氯酸钾分解都具有催化作用，甚至有的表现出比二氧化锰更好 的催化效果。这些物质包括： TiO2、V2O5、Cr2O3、MoO3、P2O5、MnSO4、NaHSO4、Na2S2O4、Ca2P2O7、CuO、F e2O3、PbO2、ZnO、Al2O3、Al2(SO4)3、CaCl2、KCl、NaCl、CaO、SiO2、碱石灰、细 砂子、粉笔灰、碎瓷粉、砖瓦粉、玻璃粉、粘土、石灰石等。其中 Fe2O3、CuO、PbO2 等 的实际效果，从表面上看，比 MnO2 的催化效果还要更好些。因此实验若无二氧化锰时， 完全可以用以上易得的物质做催化剂。