给大象制作最好用的牙膏(学生实验)

给大象制作最好用的牙膏

一、实验背景

偶然在上网中，发现一个实验名称叫“大象牙膏”，说是用过氧化氢与发泡剂在碘化钾的催化下产生大量气泡比并溢出，其形状像大象的鼻子，粘稠如牙膏，故名。我曾经在家里尝试过用医用双氧水和二氧化锰来做，效果并不好，完全没有牙膏的状态。那么有哪些因素会影响实验的效果呢？

二、实验过程

（1）提出问题：哪些因素会影响“大象牙膏”的实验效果及美观程度？

（2）猜想与假设：依据影响化学反应速率的因素，我提出了以下猜想：

①过氧化氢的浓度

②催化剂的质量

③催化剂的种类

④过氧化氢和发泡剂的比例

（3）查阅资料：

1、二氧化锰、碘化钾和硫酸铜均可做过氧化氢分解反应的催化剂，二氧化锰不可溶，在水中分散不均。碘化钾易溶于水。

2、医用的过氧化氢浓度有3%、实验室制氧气的过氧化氢的浓度为5%，实验室用来配置过氧化氢溶液的原液浓度为30%。

3、常见的发泡剂有洗洁精，洗发露、洗手液。

（4）实验仪器及药品：

500ml量筒2个，100ml烧杯4个，药匙，水槽，30%的过氧化氢，洗洁精，二氧化锰，碘化钾、硫酸铜、托盘天平

（5）实验初探：

取了原本实验室中制氧气的两份5%的过氧化氢溶液，配了洗洁精为10ml 和30ml两种，进行大象牙膏的实验，初步感受洗洁精作为发泡剂不能太少，否则不能很好的产生泡沫，过氧化氢的浓度要是再大一些应该会更好，因此设计了如下实验。

（6）实验步骤：

1、过氧化氢浓度对实验的影响：取7.5%、15%、30%的过氧化氢溶液各50ml 于烧杯中，再取2ml洗洁精于烧杯中，加入水至30ml后搅拌，称量5克二氧化锰加入大量筒中，将7.5%过氧化氢溶液和洗洁精一起快速倒入大量筒中，观察“牙膏”冲出的速率及高度。

实验现象：

（1）7.5%过氧化氢溶液,：大量气泡状液体流出，速度较慢，高度不高，液体极稀，液体表面附着黑色固体。

（2）15%过氧化氢溶液,：大量气泡状液体流出，速度稍快，高度较高，液体较稠，成牙膏状，表面附着黑色固体。

（3）30%过氧化氢溶液,：大量气泡状液体流出，速度快，高度较高，液体黏稠，牙膏成型好，表面附着黑色固体。

2、过氧化氢和发泡剂的比例对实验的影响：（仅改变过氧化氢溶液的量）分别取30%的过氧化氢30ml和70ml于两个烧杯中，再取2ml洗洁精于烧杯中，加入水至30ml后搅拌，各取10克二氧化锰加入两只100ml的大量筒中，将过氧化氢溶液和洗洁精一起快速倒入大量筒中，观察“牙膏”冲出的速率及高度。实验现象：

（1）比例为3：3：带着大气孔的液体流出，速度缓慢，高度不高，液体较稠，成牙膏状，表面附着黑色固体。

（2）比例为7：3：大量泡沫状液体流出，速度很快，成漂亮的牙膏状，不断涌出，表面附着黑色固体。

（比例为5：3的在上一组实验中进行过了，在此省略，下同）。

3、催化剂的质量对实验的影响：取30%的过氧化氢各70ml于烧杯中，再取2ml洗洁精于烧杯中，加入水至30ml后配成溶液，分别称取3克和10克二氧化锰分别加入500ml的大量筒中，将配置好的药品全部倾倒入大量筒中，观察“牙膏”冲出的速率及高度。

实验现象：

（1）3克二氧化锰：带着气孔的液体流出，速度较慢，高度较低，不能形成连续的牙膏状，表面附着黑色固体。

（2）10克二氧化锰：大量泡沫状液体流出，速度很快，成漂亮的牙膏状，

不断涌出，表面附着黑色固体。（这个现象和5克二氧化锰差不多了。）

4、催化剂的种类对实验的影响：取30%的过氧化氢各70ml于烧杯中，再取2ml洗洁精于两烧杯中，加入水至30ml后搅拌，各取10克碘化钾与硫酸铜分别加入两只500ml的大量筒中，将过氧化氢溶液和洗洁精一起快速倒入大量筒中，观察“牙膏”冲出的速率及高度。

实验现象：

（1）碘化钾：大量泡沫状液体流出，速度很快，高度较低，液体较稠，成漂亮的牙膏状，呈黄色。

（2）硫酸铜：产生大量细小的泡沫，无法

冲出量筒。

洗洁精浓度较小时的失败的牙膏造型。预备，开始

实验前的准备，称量催化剂我们在观察

漂亮的大象牙膏 1 漂亮的大象牙膏2

三、数据分析

影响因素

次数过氧化氢

的浓度

过氧化氢

与发泡剂

的比例

催化剂

的种类

催化剂

的质量

高度速率牙膏成型情况

1 7.5% 5：3 二氧化锰5g 低慢无法成型

2 15% 5：

3 二氧化锰5g稍高稍快成一段段

3 30% 5：3 二氧化锰5g较高较快成连续牙膏状

4 30% 3：3 二氧化锰5g较高较慢成断续牙膏状，

较粘稠

5 30% 7：3 二氧化锰5g较高较快成连续不断牙膏状，很漂亮

6 30% 7：3 二氧化锰 3 g 较高较慢成牙膏效果不好，泡沫较少

7 30% 7：3 二氧化锰10 g 较高较快成连续不断牙膏状，很漂亮

8 30% 7：3 碘化钾10 g 较高适中成淡黄色连续不

四、实验结论

（1）过氧化氢与发泡剂的浓度，催化剂种类，过氧化氢和发泡剂的比例对实验会产生影响。

（2）用浓过氧化氢及二氧化锰，催化剂为5g，过氧化氢与发泡剂的比例为7：3成牙膏效果最好。

（3）浓过氧化氢及碘化钾，催化剂为10g，过氧化氢与发泡剂的比例为5：3成牙膏效果最好。

（4）使用碘化钾作为催化剂，出来的膏体为淡黄色，美观度最好。

（5）催化剂的量超过一定程度，对催化效果的影响就没有那么大了。

五、实验反思

我和我的小伙伴们都兴奋极了。

在实验中感受到过氧化氢分解制氧气的实验，居然能放出那么多的热量，实验后的大量筒非常烫手。

发现了一款比二氧化锰更适合做过氧化氢催化剂的物质，而且也很漂亮。

第一次自己完整的考虑一个实验设计的过程，实验中所包含的方方面面真的非常多，实验完成后我们都不敢想这是自己设计的。

也有遗憾就是时间有限，总感觉有一些对比实验还需要更进一步的探究，比如过氧化氢浓度和催化剂的质量可以探究得更细致一些。

另外的发现，我们在一只小试管中试验硫酸铜和过氧化氢的反应效果，开始很慢，大概二十分钟左右，在我们不经意的时候，突然发生了剧烈的反应。很想知道这是为什么，可惜没有时间探究了。

断牙膏状，漂亮

9 30% 7：3 硫酸铜10 g 无极慢无