修改的二氧化锰催化分解氯酸钾制氧气的最佳配比的研究论文
用KClO3制取氧气实验的催化剂的选择
用KClO3制取氧气实验的催化剂的选择【摘要】初中化学教学中，用氯酸钾制取氧气，催化剂影响着氧气产生的速率。
结果表明，在实验室制取氧气最佳催化剂是二氧化锰。
本文通过实验对几种催化剂做了比较，进一步验证了结果。
【关键词】催化剂氧气生成速率单位时间＜b＞1 引言＜/b＞初中化学教学中，用氯酸钾与催化剂共热制取氧气，制取的氧气用来做木炭在氧气中燃烧、铁丝在氧气中燃烧等氧气的性质实验。
若氧气的量不多或产生的速率不快会影响这些实验的效果。
短时间内制备足量的氧气与催化剂的选择有非常密切的关系。
因此，本文对制取氧气最适宜的催化剂的选择作了如下探究[1]。
＜b＞2 实验部分＜/b＞不同催化剂与氯酸钾共热生成氧气的速度不同，单位时间内收集到氧气的体积也不同，催化剂的选取对单位时间内生成氧气的体积即氧气的生成速率有着很大的影响[2]。
2.2 实验用品仪器：量筒（250ml）1个，（25ml）1个；集气瓶（250ml）1个；托盘天平，2个大试管5个铁架台，胶塞，导气管，酒精灯，试管夹药品：氯酸钾，二氧化锰，氧化铝，氧化铁，二氧化硅，氧化铜2.3 实验步骤2.3.1 不同催化剂对催化效果的影响分别称取五份KClO3，再分别称取MnO2、Fe2O3 、CuO、SiO2 、Al2O3各三份，按质量比3：1将氯酸钾与氧化物均匀混合，使反应物充分接触按下图装配好实验装置。
检查装置气密性，把五种混合物分别装入五支干燥的大试管中，然后按顺序用酒精灯加热，用同一酒精灯加热，控制酒精灯火焰大小一致，火焰跟试管的距离一致（图1）。
（注意事项：用排水法测定氧气体积时注意两点：第一，要冷却到室温；第二，要使量筒里的水面跟集气瓶里的水面高度保持水平，这样才能使集气瓶内的压强跟外界大气压强相等。
）记录从反应开始到结束所用的时间，加以整理并绘成下表1所示。
2.3.2 不同催化剂价格的比较（表2）＜b＞ 3 结果讨论＜/b＞通过表1，催化效果最佳者为MnO2，其次为CuO和Fe2O3，其中Fe2O3的副反应大，由表2，Fe2O3的价格最便宜，MnO2与CuO的价格相近，由于考虑到催化效果和副反应，在初中化学教学中，为了在课堂演示中完成所有规定的实验，所以选用MnO2作为催化剂与KClO3共热制氧气是最适宜的。
氧气实验室制法的归纳——论文.doc
兰州市2010—2011年教育科学规划“个人课题”论文初三化学氧气实验室制法的归纳兰州市第八十四中学（730000）脱海涛摘要：氧气的三种实验室制法是中学化学中非常重要的内容，也是中考的必考内容之一。
通过课堂教学以及学生实验，使学生了解、掌握氧气的实验室制法，并培养学生良好的实验习惯以及严谨的科学态度。
关键词：氧气实验室制法学生实验归纳总结氧气的实验室制法是中学化学中非常重要的内容，也是中考的必考内容之一。
通过课堂教学，学生实验，师生总结，得出了氧气的三种实验室制法，现将一一归纳总结如下：一.以二氧化锰作催化剂来分解过氧化氢制取氧气1. 实验原理：过氧化氢（H2O2）水（H2O） + 氧气（O2）2．实验用品：双氧水、二氧化锰、分液漏斗、锥形瓶、双孔塞、导管、集气瓶、玻璃片等。
3. 实验装置及注意事项：（1）. 分液漏斗可以用长颈漏斗代替，但其下端应该深入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；（2）. 导管只需略微伸入试管塞（3）. 气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。
（4）. 装药品时，先装固体后装液体，即：先向锥形瓶中加入二氧化锰，而后向漏斗中加入3％的过氧化氢溶液4. 实验步骤：（1）. 仪器组装：先下后上，从左到右的顺序。
（2）. 气密性检查：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中的导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。
松开手后，导管口出现一段水柱。
（3）. 装入药品：先向锥形瓶中加入二氧化锰，而后向漏斗中加入3％的过氧化氢溶液。
（4）. 收集气体：若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集；或向上集气法。
（5）. 检验及验满：用带火星的木条伸入试管中，发现木条复燃，说明是氧气；用带火星的木条靠近集气瓶口部，木条复燃，证明已满。
二．加热分解高锰酸钾来制取氧气1. 实验原理：高锰酸钾（KMnO4）锰酸钾（K2MnO4）+ 二氧化锰（MnO2）+氧气（O2）（加热）2. 实验用品：高锰酸钾、铁架台、试管、单孔塞、导管、集气瓶、玻璃片、火柴、酒精灯、棉花等。
以二氧化锰为催化剂加热氯酸钾制取氧气的实验过程
以二氧化锰为催化剂加热氯酸钾制取氧气的实验过程在化学实验中，我们经常需要制取氧气。
氧气是一种非常重要的气体，它可以用于许多不同的领域。
今天，我们将介绍一种制取氧气的方法，这种方法使用二氧化锰作为催化剂，加热氯酸钾来制取氧气。
首先，我们需要准备实验用的设备和材料。
这些材料包括二氧化锰、氯酸钾、实验室烧杯、试管、酒精灯、水槽、导管等。
在进行实验之前，我们需要将这些材料清洗干净，并确保设备处于良好的工作状态。
接下来，我们将开始实验。
首先，我们将取一定量的氯酸钾放入实验室烧杯中。
然后，我们将加入适量的二氧化锰，通常是将二氧化锰的质量设置为氯酸钾质量的1/3。
这样做可以确保催化剂的数量足够，以提高反应速率。
接着，我们需要加热烧杯中的混合物。
我们可以使用酒精灯或其他加热设备来加热烧杯。
当混合物开始升温时，我们会看到一些气泡从混合物中冒出来。
这些气泡是由于反应产生的氧气。
为了收集制得的氧气，我们需要将一个试管倒置在水槽中，并将试管口放入混合物中。
当氧气被产生时，它会升到试管中，并取代水的位置。
当试管中充满了氧气时，我们可以将试管取出，并用橡皮塞封住试管口。
在实验过程中，我们需要注意一些安全事项。
首先，我们需要戴上手套和护目镜，以避免混合物溅入眼睛或皮肤上。
其次，我们需要确保加热设备处于稳定状态，并远离易燃物质。
最后，我们需要小心处理试管和制得的氧气，以避免意外伤害。
总的来说，使用二氧化锰作为催化剂加热氯酸钾来制取氧气是一种简单而有效的方法。
通过掌握这种方法，我们可以更好地理解化学反应的本质，并在实验中获得更多的经验和技能。
氯酸钾与二氧化锰的比例
氯酸钾与二氧化锰的比例1. 引言氯酸钾（KClO3）和二氧化锰（MnO2）是两种常见的化学物质，它们在许多领域都有广泛的应用。
本文将就氯酸钾与二氧化锰的比例进行探讨，包括其化学性质、反应机理、实验方法以及应用等方面的内容。
2. 氯酸钾和二氧化锰的化学性质2.1 氯酸钾（KClO3）氯酸钾是一种无机盐，呈白色结晶或粉末状。
其分子式为KClO3，相对分子质量为122.55 g/mol。
在常温下，它是稳定且可溶于水的。
氯酸钾具有良好的氧化性能，在许多领域中被广泛使用，如火药制造、医药工业等。
2.2 二氧化锰（MnO2）二氧化锰是一种无机化合物，呈黑色粉末状。
其分子式为MnO2，相对分子质量为86.94 g/mol。
二氧化锰具有良好的催化性能和氧化性能，可以作为催化剂、电池材料等广泛应用于化工领域。
3. 氯酸钾与二氧化锰的反应机理氯酸钾与二氧化锰在适当条件下可以发生反应，生成氧气和氯化锰。
反应方程式如下：2KClO3 + 3MnO2 → 3O2 + 2KCl + 3MnO4在该反应中，氯酸钾被还原为氯化锰（KCl），而二氧化锰则被氧化为高价态的四价锰（MnO4）。
同时，大量的氧气释放出来。
这是一种放热反应，因此在实验中需要注意控制温度。
4. 实验方法4.1 实验材料准备•氯酸钾（KClO3）：纯度不低于99%•二氧化锰（MnO2）：纯度不低于99%•烧杯、试管等玻璃器皿•秤量仪器•加热设备•活塞和瓶子（收集生成的气体）4.2 实验步骤1.使用秤量仪器准确称取一定质量的氯酸钾和二氧化锰，按照给定的比例混合在一起。
2.将混合物放入烧杯中，并加热至适当温度。
注意安全措施，避免高温引发危险。
3.观察反应过程中产生的气体释放情况，并使用活塞和瓶子收集生成的气体。
4.实验结束后，对收集到的气体进行分析和测量。
5. 应用领域5.1 火药制造氯酸钾与二氧化锰反应生成的氧气可以作为火药中的氧化剂，提供火焰所需的氧源。
这种反应在火药制造中被广泛应用。
二氧化锰氯酸钾制氧气
二氧化锰氯酸钾制氧气
二氧化锰氯酸钾制氧气是一种经典的化学反应，广泛应用于实验室和工业生产中。
这个反应涉及到氯酸钾（KClO₃）和二氧化锰（MnO₂）之间的相互作用，生成氧气（O₂）和氯化钾（KCl）。
首先，让我们来了解一下这个反应的基本原理。
在加热的条件下，氯酸钾分解产生氧气和氯化钾。
而二氧化锰在这个反应中起到了催化剂的作用，它能够加速氯酸钾的分解，使得反应在较低的温度下就能够进行。
这样不仅可以节省能源，还可以提高生产效率。
在实验室中，我们通常使用试管、酒精灯和棉花等简单的设备来进行这个反应。
首先，将氯酸钾和二氧化锰的混合物放入试管中，然后用棉花塞住试管口，以防止氧气逸出。
接着，用酒精灯加热试管，就可以观察到试管中有气泡产生，这就是生成的氧气。
除了实验室应用外，二氧化锰氯酸钾制氧气的方法在工业生产中也有广泛的应用。
例如，在制氧工业中，这个方法被用来大规模生产氧气，以满足各种工业需求。
此外，这个方法还可以用于制备其他化合物，如过氧化氢等。
然而，需要注意的是，虽然二氧化锰氯酸钾制氧气的反应相对安全，但在操作过程中仍需谨慎。
特别是在加热过程中，要防止试管破裂或引发其他安全事故。
因此，在进行这个实验或工业生产时，必须遵守相关的安全规定和操作规程。
总之，二氧化锰氯酸钾制氧气是一种重要的化学反应，具有广泛的应用价值。
通过深入了解这个反应的原理和应用，我们可以更好地利用它来满足我们的需求，推动科学和工业的发展。
《MnO2催化H2O2制取O2》实验改进设计
改进方案
目
实验装置
录
实验操作
改进意义
漏斗替换成医用输液装 置，用输液管上的调节器控制液体滴加速率； 反应容器内设置多孔玻璃筛板，用于承载MnO2 颗粒并及时流出反应后的废液
1 制备MnO2颗粒
直径为4.5mm的玻璃珠、MnO2粉末以2：1的质量比依次放入烧杯中混合， 向其中加入AB万能胶，并用玻璃棒快速搅拌。当MnO2粉末均匀黏着在 玻璃珠上时，将颗粒平铺，阴干或放入恒温箱烘干即可。
2 制取O2
（1）检查装置气密性 （2）装入药品 （3）组装仪器 （4）收集气体 （5）结束实验
增加演示实验的可视性、良好的安全性； 打破仪器限制，广泛取材而用，联系生活； 提高试剂的利用率，减少污染和浪费； 可推及用于其他气体的制取。
谢谢
关于氯酸钾分解催化剂的研究
实验室制取氧气
原理：
2KClO3 MnO2 2KCl 3O2
反应物：氯酸钾
条件： 二氧化锰 作催化剂、加热
生成物：氯化钾、氧气
催化剂和催化作用
催化剂：在化学反应里能改变其他反应物的化 学反应速率，而本身的质量和化学性质在化 学反应前后都没有改变的物质叫催化剂 （或叫做触媒）。
制取一瓶氧 3分32秒 气所需时间 （第二次）
CuO 5分20秒 5分04秒
Fe2O3 1分42秒 1分44秒
5、催化剂的用量：实验数据
催化剂质 比例 量
开始反应 30 s后 时间（s） （ml）
50 s后 （ml）
200ml耗 时（s）
0
0
53
27
62
280
0.05g
1:40
27
57
76
197
0.1g
1:20
31
77
93
117
0.2g
1:10
23
87
110
99
0.4g
1:5
20
79
95
116
0.5g
1:4
21
34
76
131
0.7g
1:3.5
19
56
83
145
催化作用：催化剂在化学反应 中所起的作用叫催化作用
学生 甲 乙
丙 丁 戊
操作及现象
现象及结论
将带火星的木条接近 A 试管口
木条不复燃 说明双氧水在常温下没有 氧气放出
将 1 g 二氧化锰放入试管中，然后 木条不复燃 说明二氧化锰在常温下不
把带火星的木条接近试管口
二氧化锰对氯酸钾分解催化作用实验创新设计
取 ２ ｇ左右 的二 氧 化 锰 置 于 大 试 管 中 ， 取 ２ ｇ
左 右 的氯酸钾 置 于 中试 管 中 ， 取１ ｇ 左 右 的氯 酸钾 与０ ． ３ ｇ 左 右 的二 氧化 锰 混 合 均 匀 后 放 入小 试 管
三个 实 验看起 来 很 简 单 。按 顺 序 进 行 ， 一 节
课 的结 果是 ： ［实验 １］ 中用酒 精灯 加热 氯酸钾 使
其 受热熔 化 ， 缓慢地 放 出气泡 ， 用带 火星 的木条 插 入 管 口， 观察 木条 是 否着 火 。 “ 受 热熔 化 ， 缓 慢 地 放 出气 泡”， 这 个 现象 容 易 看 到 。但 是 ， 用带 火 星 的木条插 入 管 口 ， 观察 “ 木条 着 火 ” 的现 象 时 ， 没
催化 剂 在 生 产 和 科 学 研 究 中具 有 广 泛 的 应
有成 功看 到 过 “ 木 条复 燃 ” 的 现象 。［实验 ２ ］ 中 加热 二 氧化锰 的 时 间究 竟 多 长？ 教材 没有 说 明 ， 不好 控制 。［实验 ３］ 中稍稍 加 热 试 管 里 的氯 酸 钾 片刻 ， 这个 “ 片刻” 时 间也 不 好 控 制 ， 还 有 室 温
催 化 作 用 实 验 设计 是 三个 ， 操作繁杂、 费时 ， 很 难说 明 问题 。通 过 重 新 设 计 把 三 个 实验 放 在 一 套 装 置 中进 行 ， 大大缩短 了实 验所需时间， 操 作 变得 简单 ， 实验 成 功 率 高 ， 现 象明显、 对 比性 强 ， 可 以 用于 学 生 的课 堂探 究或 课 外 探 究 活 动 。 关 键 词 二 氧 化锰 氯酸 钾 分 解 催化作用 实 验创 新
２ ０ ０ ｍ ｍ 的试 管 截 成 ￣ ｂ ２ ０ ｍｍ ×１ ３ ０ ｍ ｍ试管 （ 以下
氯酸钾制备氧气的实验探究
氯酸钾制备氧气的实验探究张小兰;吕英英;高兆芬;严文强【摘要】氧气是一种无色无味的气体,在中学化学实验中,通常由氯酸钾制备的氧气会有强烈刺激性气味且伴有大量的白烟.为了得到无色无味的氧气,考察了催化剂种类、催化剂用量、添加剂种类、添加剂用量对产物的影响.结果表明:以二氧化锰作催化剂、氯酸钾和二氧化锰的质量比为3:1、碱石灰作添加剂、碱石灰用量为氯酸钾质量的5%时,可以制取到无色无味的氧气.%The oxygen was one kind of colorless and odorless gas.In the middle school chemistry experiment,the oxygen was usually prepared with potassium chlorate,but there was strong pungent odor and white smoke.To order to get colorless and odorless oxygen,the factors affecting such as the kind and dosage of catalyst、 the kind and dosage of additive,were investigated.It was found that the quality ratio of potassium chlorate and manganese dioxide was 1/3、the soda lime amount was 5 percent of the potassium chlorate quality,the soda lime amount as additive and the manganese dioxide as catalyst,the oxygen was colorless and odorless.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P81-83)【关键词】氯酸钾;二氧化锰;三氧化二铁;三氧化二铬;氧化铜【作者】张小兰;吕英英;高兆芬;严文强【作者单位】上饶师范学院化学与化工学院,江西上饶 334001;上饶师范学院化学与化工学院,江西上饶 334001;上饶师范学院化学与化工学院,江西上饶 334001;上饶师范学院化学与化工学院,江西上饶 334001【正文语种】中文氧气的制取是中学化学必备实验之一，实验室通常在二氧化锰的催化下加热氯酸钾制得氧气，收集到的氧气往往带有强烈刺激性气味且伴有大量白烟[1]。
MnO2催化KClO3热分解机理探究
＠２ Ｋ Ｃ １ ０ ３ ＋２ Ｍｎ Ｏ ２ ：
２ ＫＭｎ Ｏ４＝
Ｋ２ Ｍｎ Ｏ４＋ Ｃ１ ２＝
２ Ｋ Ｍｎ Ｏ ４ ＋ｃ １ ２ ＋Ｏ ２
态时不催化 Ｋ Ｃ Ｉ Ｏ 热分解 。由此得 到结论为混合体系热
分 解温度为 ３ ３ ０ ￣ Ｃ 。
３ ． 混合 体 系热分解动力 学曲线
Ｋ２ Ｍｎ Ｏ４＋ Ｍ ｎ Ｏ２＋ Ｏ２
６ ． ７ ８ ％ 这 是 因 为 在 ３ ６ ０ ￣ Ｃ时 Ｋ Ｃ １ ０ ３ 已 经
时 间／ ｈ
１ ．实验 方 法
按 比例称取 一定 量 的 Ｋ Ｃ Ｉ Ｏ 和 Ｍｎ Ｏ 于１ ０ ｍ Ｌ坩埚 中， 使反 应混合物 在坩埚底 部平铺一 薄层 。把 坩埚放人 蒸发皿 中 ， 在蒸发皿上方 ０ ． ３ ｃ ｍ处 设置瓷质隔热板 。 隔热
关键词 ： Ｋ Ｃ Ｉ Ｏ ３ ； Ｍｎ Ｏ ２ ； 热分解 ； 机 理 研 究 文章编号 ： １ ０ ０ ８ — ０ ５ ４ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ７ ３ — ０ ２
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ — ０ ５ ４ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ３ １
着反 应 的进行 ， 有 较多 的 Ｋ Ｃ １ 生成 ， 其覆 盖在 Ｋ Ｃ １ ０ 或
Ｍｎ Ｏ ： 的表 面 ， 隔离 了 Ｋ Ｃ ｜ Ｏ 和 Ｍｎ Ｏ ： ， 减少 了反应 物之间 的接触机会 。 这样使得 Ｍｎ Ｏ ： 未 能充分 发挥催 化作用 ， 所 以随着反 应进行速 度越来越 慢 ， 从２ ０分钟 到两个小 时 ， 失重率没有 明显 的变化 。从 动力学曲线上可以看到这一 点， 一个小时 以后反应几乎没有变化 。
二氧化锰对氯酸钾的分解催化作用实验设计
二氧化锰对氯酸钾的分解催化作用实验设计
实验设计：
一、实验目的：
本实验旨在研究二氧化锰对氯酸钾的分解催化作用。
二、实验原理：
氯酸钾是一种常见的有机物，它可以通过催化剂的作用被分解成氯酸和钾离子。
二氧化锰是一种有效的催化剂，它可以加速氯酸钾的分解反应，从而达到分解氯酸钾的目的。
三、实验材料：
1.氯酸钾：0.1mol/L
2.二氧化锰：0.1g
3.烧杯：1个
4.温度计：1个
5.烧杯盖：1个
6.烧杯支架：1个
7.烧杯灯：1个
四、实验步骤：
1.将烧杯放在烧杯支架上，将温度计放入烧杯中，将烧杯盖放在烧杯上；
2.将0.1mol/L的氯酸钾溶液和0.1g的二氧化锰混合放入烧杯中；
3.打开烧杯灯，将温度控制在60℃，观察反应的变化；
4.观察反应的变化，记录反应时间，记录反应温度；
5.将反应液放入容器中，用离心机将反应液分离，测定游离氯酸和钾离子的浓度；
6.将实验结果进行分析，得出结论。
五、实验结论：
通过本实验，可以得出二氧化锰对氯酸钾的分解催化作用的结论。
氯酸钾制备氧气催化剂用量最佳比
探究的课题：实验室制备氧气时是不是催化剂用量越多越好呢？课题的定位：该探究性实验可作为学生在理解重要化学概念时的探究性学习之一
探究的目的：1、实验室制备氧气采用氯酸钾和二氧化锰固体混合物加热，并采用排水收集法得到氧气。
在实验中我们引入了催化剂这一新的化学概念，经过实验的操作和老师给学生的实验讲解，学生知道在这一制备过程中二氧化锰起到了正催化剂的作用，并且了解了正催化剂对于加快反应速率是有利的。
但是，在学生实验中老师发现二氧化锰用的特别快，原因是学生误认为正催化剂加的越多反应就会进行的越快，这样产生氧气的速度也就越快，甚至会因为对实验原理的理解错误而认为产生氧气的量也越多。
2、通过学生探究性学习，使学生能正确理解新的化学概念，与以往凭借自己的想象得不到证实而难以理解。
探究方案：
1、25和101kPa（常温常压）下的气体摩尔体积是24.8L/mol。
2、为方便计算，用台式天平称取4.9g KClO （0.04mol）。
3、分别取占固体反应物质量的20%、30%、40%、50%和60%的MnO 混合后装入小试管中。
4、用酒精灯对反应混合物进行加热，待产生氧气时，观察气泡产生的速度，并记下时间。
直到不再产生气体为止，得到放映后二氧化锰的质量。
仪器和药品：酒精灯、铁架台、铁夹、250ml 试管、单孔橡皮塞、长导管、250ml 集气瓶、有水的水槽氯酸钾固体、二氧化锰固体
实验装置图：。
关于氯酸钾分解催化剂的研究
0பைடு நூலகம்05g 1:40
0.1g 0.2g 0.4g 0.5g 0.7g 1g 1:20 1:10 1:5 1:4 1:3.5 1:2
27
31 23 20 21 19 20
10
35 46 34 15 19 21
50
67 70 65 20 34 51
57
77 87 79 34 56 61
65
87 98 89 57 67 69
实验器材
• 酒精灯、铁架台、试管、单孔塞、导气 管若干、胶管若干、125ml集气瓶、水槽、 秒表、托盘天平
实验药品
KClO3、MnO2、CuO、Fe2O3
实验数据
选用的催 化剂 制取一瓶 氧气所需 时间（第 一次） MnO2 CuO Fe2O3 3分22秒 5分20秒 1分42秒
制取一瓶 氧气所需 时间（第 二次）
3分32秒
5分04秒
1分44秒
实验器材
酒精灯、铁架台、试管、单孔塞、双孔塞、 导气管、胶管、500ml量筒、500ml洗气 瓶、秒表、托盘天平
实验药品
KClO3、MnO2
实验数据
催化剂 比例 质量 30 s 40 s 50 s 200m 开始反 10s后 20 s l耗时 应时间 （ml） 后 后 后 后 （s） （ml） （ml） （ml） （ml） （s）
76
93 110 95 76 83 75
197
117 99 116 131 145 170
实验结论及感想
在氯酸钾催化分解的实验中，最佳催化剂是二氧化锰， 最佳配比在1：4到1：5之间，如果条件不允许，可 以用氧化铁代替二氧化锰。 通过本次研究性学习，我们锻炼了独立思考、勇于创新 的能力，懂得了实践出真知的道理。只有勤奋钻研、 不畏艰辛，才能有收获
氯酸钾制氧气中二氧化锰的作用
氯酸钾制氧气中二氧化锰的作用哇，今天我们聊聊氯酸钾和二氧化锰的故事，这可是个有趣的话题哦！氯酸钾可不是普通的化学物质，它可是个厉害角色，能在特定条件下释放出氧气。
而这个过程的“幕后英雄”就是二氧化锰。
你可能会问，这二氧化锰到底是什么东东？它其实是一种黑色的矿物，常常用作催化剂，像个超级助手，默默地推动着反应。
想象一下，在实验室里，科学家们正在忙着实验，气氛就像一场紧张的比赛，谁能把氧气制造出来！当氯酸钾加热时，它会分解，释放出氧气和氯化钾。
但单靠它自己，可没那么简单。
二氧化锰的出现，就像一个超级英雄，从天而降，让反应变得更加顺利。
没有它，氧气可能就像躲在角落里的小猫，怎么也不愿意出来。
说到这里，你可能会觉得有点枯燥，对吧？别急，让我给你讲个小故事。
想象一下，有个小朋友，他在家里玩积木，想搭建一个大城堡。
但一个人玩，肯定没那么快搭起来。
结果，他的好朋友来了，两个小家伙一起搭，不仅速度快了，还能搭得更漂亮。
这个好朋友就好比二氧化锰，让整个过程变得轻松多了！二氧化锰的作用可不仅仅是加速反应，它还能提高反应的效率。
科学家们发现，加入二氧化锰后，氧气的产生量大大增加，就像在马拉松比赛中加了助推器，大家都跑得飞快。
氯酸钾本身也是个大忙人，释放氧气的同时，还要处理自己分解的产物，而有了二氧化锰的帮忙，它就可以轻松许多，甚至可以说是如鱼得水。
二氧化锰就像是化学反应中的调皮鬼，既能让反应快速进行，又能避免一些副产物的产生。
说到副产物，这可真是个麻烦事，尤其是在化学反应中，副产物就像多余的水草，虽然不致命，但总让人心烦。
而二氧化锰的加入，恰好能把这些多余的水草处理掉，简直是解忧大师。
除了在实验室里，这个组合还在工业上发挥着重要作用。
在制造氧气的过程中，二氧化锰的催化作用让许多企业提高了产能，节省了成本。
想想看，如果能在短时间内获得大量氧气，给医疗、科研、环保带来的好处，那可真是不可估量的呀！一举多得，简直是如虎添翼。
二氧化锰的量对氯酸钾分解制氧气反应速率影响的探究
二氧化锰的量对氯酸钾分解制氧气反应速率影响的探究——罗晗10111550218 2011级化学2班摘要：催化剂的量的不同将会影响化学反应速率的不同，在氯酸钾分解制氧气实验中，二氧化锰充当催化剂，在实验中利用控制变量法，记录不同二氧化锰量的时候收集相同多的氧气所需的时间，以此来推断出二氧化锰量不同时，反应速率的变化趋势，以此找出产生气体最快，最平稳，用时最短的催化剂的用量。
关键词：催化剂、用量、控制变量法、化学反应速率催化剂在化学反应里起改变其他物质的化学反应速率的作用，它本身的质量和化学性质在化学反应前后都不会发生改变，催化剂种类和用量的不同将会导致化学反应速率的不同，也会影响化学反应的效果。
在氯化钾分解制取氧气的反应过程中，二氧化锰充当了催化剂的作用，不同二氧化锰的量将会导致氧气产生速率的改变。
在本次实验中，采用控制变量法，在相同温度、大气压等条件下，测量不同氯酸钾、二氧化锰质量比时制取相同体积的氧气所需的时间，以此来推断出氯酸钾分解制取氧气的反应速率随二氧化锰量的变化趋势，从而找出最合适的二氧化锰量的配比。
一、实验方程式及装置：氯酸钾制取氧气：二、实验步骤：1、按照实验装置图安装好实验装置，并检验装置气密性。
2、称取氯酸钾六份，每份质量为10g，称取二氧化锰的质量分别为10g、5g、3.3g、2.5g、2g、1.7g，即使得氯酸钾和二氧化锰的质量比为1：1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1，分别装入试管中，以控制变量法测定反应速率随着二氧化锰量变化而变化的趋势。
3、加热装置，当导管口出现第一个气泡时开始计时，记录气体装满相同集气瓶所用的时间。
4、检验氧气纯度，并分析结果。
三、实验结果数据分析：结果分析：随着二氧化锰量所占比例的下降，氯酸钾分解制取相同量的氧气所需的时间不断增加，即反应速率不断下降。
所以，随着不断增加二氧化锰催化剂的量，反应的反应速率将会不断增加。
但是，在实验室中用氯酸钾分解制取氧气的过程中，通常采用氯酸钾与二氧化锰质量比为3:1，因为这样反应的反应速率相对已经很快，并且此时的反应最容易控制，能够达到最好的反应效果，氧气产生的速率比较平稳，用时也比较短。
氯酸钾分解法制备氧气的实验研究
2KClO3 2MnO2 2KMnO4 O2 Cl2
2KMnO4 K 2 MnO4 MnO2 O2
Cl 2 K 2 MnO4 K 2Cl MnO2 O2
总反应：
2KClO3 (2MnO2 ) 2KCl 3O2 (2MnO2 )
在反应过程中 Cl2 中间产物，因此收集到的气体中有痕量氯气。
参考文献：
[1] 北京师范大学等编《无机化学》下册，第四版，高等教育出版社， 761（ 2003） [2] 张凤,汪佩兰, 氯酸钾热分解反应机理的量子化学研究,北京化工大学学报， 2008,6 [3] 北京师范大学等编《无机化学》下册，第四版，高等教育出版社， 478（ 2003）
600
气体体积/mL
500
400 300 200 100 0 0
(a)
(b)
时间/s
20 40 60 80 100 120
图 4 催化剂用量不同时氯酸钾分解产生氧气的速率曲线(D) (a) m(KClO3):m(MnO2)=4：3,(b) m(KClO3):m(MnO2)=1： 1
3 结果与分析
KClO3 在 MnO2 的催化作用下分解产生氧气的速率比不用催化剂加快很多。 但使用催化 剂时随着气体产生速率的加快，收集到的气体中白色烟雾增多，气体中有氯气味，能使湿润 的淀粉碘化钾试纸迅速变蓝。 我们通过实验发现， 双氧水分解产生的氧气和无催化剂时氯酸 钾的分解产物能使湿润的淀粉碘化钾试纸缓慢变蓝， 但没有气味。 根据氯气味和试纸变蓝的
4KClO3 KCl 3KClO4
继续加热，温度升高时：
KClO 4 KCl O2
不同催化剂条件下实验室制氧气的探究报告
不同催化剂种类及用量下氯酸钾分解法制取氧气反应速率的比照研究【摘要】中学化学实验氯酸钾分解法制取氧气，催化剂的种类及用量对该反应的反应速率有着不同的影响。
本文采用定时记录氧气生成量的方法，在某一配比下〔KClO3:3：1〕测试了两种催化剂〔CuO和MnO2〕的催化效果，进一步在同一催化剂〔CuO〕条件下改变配比研究氧气的生成速率，以找到最为合适的用量比。
【关键词】氯酸钾分解法；氧气；催化剂；用量比1 引言中学化学教学中，氧气的实验室制取实验常常采用氯酸钾分解法，该实验是学生了解加热分解反应的操作要求、掌握气体的制备和收集方法以及初步建立催化剂和催化作用概念的重要课程实验。
反应速率适中便于学生实验演示是该实验成功展示的必要条件，因此，我们需要调整催化剂的种类和用量研究氧气的生成速率，以找到最为合适的用量比。
在比较催化剂催化效果时，其他反应变量应尽量保持一致。
比方选用同一规格的试管，酒精灯的加热位置一致，粉末的研磨程度和混合程度要做到相近[1]。
实验操作时严格遵从这样的原则，减少因变量控制不统一造成的实验误差。
中学化学常用的氯酸钾分解的催化剂是MnO2。
但实际上，许多种金属氧化物都可以作为该反应的催化剂，尤其是过渡金属氧化物，都能有比较不错的催化效果[2]。
中学阶段大多数教学参考书将KClO3和MnO2的用量比定为20：6〔即3：1〕[1]。
本文将在该配比下比较CuO和MnO2对KClO3分解反应的催化效果并进行分析，随后，在以CuO作为催化剂条件下改变不同的用量比记录氧气生成速率的不同并进行分析。
2 实验用品仪器量筒〔50mL〕1个，集气瓶〔250mL〕1个，大试管5个，托盘天平1台，铁架台1副，铁夹1个，酒精灯1个，火柴1盒，试管夹1个，水槽1个，双孔橡皮塞1个，单孔橡皮塞1个，秒表1个，研钵1个，导气管和橡胶管数根。
药品氯酸钾，二氧化锰，氧化铜。
图１ 实验装置3 实验步骤3.1 两种催化剂条件下对氧气生成速率的影响〔用量比为催化剂：KClO 3= 1：〕如图1安装好仪器，检查气密性。
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二氧化锰催化分解氯酸钾制氧气最佳配比的研究（江志勇湖南师范大学化学化工学院 2007级 2007140239）摘要：采用控制变量的方法探索当氯酸钾的量为定值时，催化剂二氧化锰的量对实验效果的影响，从而找出了促使氧气最快、最平稳产生的二氧化锰的用量。
得出中学实验室中加热分解氯酸钾制氧气实验中的氯酸钾和二氧化锰的最佳配比。
关键字：制取氧气、催化剂、平稳、最佳配比Abstract：Using the method of control variables explores that the catalyst of manganese dioxide dosage has effects on the impact of experimental results when the dosage of potassium chlorate is the fixed value，in order to find out the amount of manganese dioxide which can promote to producing oxygen determine the fastest and most stable.From the experiment, we can find out potassium chlorate to produce oxygen ，hlorate and manganese dioxide the best ratio by heating decomposition in the experiment of middle school.Keywords：Preparation of Oxygen、Catalyst、Smooth、Best ratio1.前言：在中学化学教学实验中,一般都是以氯酸钾和二氧化锰的共热来制取氧气。
其中二氧化锰是催化剂,在反应前后的质量和化学性质都不变。
但是，二氧化锰与氯酸钾按多少比例混合加热，放出氧气的时间最适合教师的收集，并且二氧化锰的催化作用又快又平稳？为了寻找氯酸钾和二氧化锰的最佳配比，我们采用控制变量的方法来探寻。
实验中我们以氯酸钾的量为定值，通过改变催化剂二氧化锰的量对实验效果的影响来进行研究。
首先，对于选择氯酸钾的量，要保证能够放出足量的氧气。
其次对于二氧化锰的量的控制，采选各个比值的点，进行对比实验，收集各个比值点的实验效果，主要是指产生氧气的快,慢,产氧的速度是否均匀及产率等。
分析实验得出来的实验数据，找出放出氧气时间最合适，产气平稳的比值点。
也就是氯酸钾与二氧化锰的最佳比值。
2.实验过程2.1实验目的：①通过实验，找出氯酸钾和二氧化锰的最佳配比。
②熟练掌握制取和收集氧气的方法及规范操作。
③实习氧气制取演示实验的方法。
④初步探索制取氧气实验的最佳方案（试剂的配比）。
2.2实验原理：2.3实验器材及药品酒精灯、铁架台、试管、单孔塞、导气管、胶管500ml量筒、秒表、电子天平。
KClO3、 MnO2图一实验装置2.4实验步骤：①按（图一）实验装臵图所示安装好仪器； ②检查装臵气密性，往量筒中注满水；③取KClO 320g ，分成10等份，每份2g ，分别装人已经准备好的10支试管当中.在10支试管当中分别加人0.1g 、0.2g 、0.33g 、0.4g 、0.5g 、0.66g 、1g 、1.3g 、2g 、3g 的二氧化锰【二氧化锰与氯酸钾的比例近似为:(1/20、1/10、1/6、1/5、1/4、1/3、1/2、2/3、1/1、3/2】；（如图二所示）。
④分别加热这时，记录当量筒中的水位达到100ml 、200ml 、300ml 时所用的时间；（保证反应的除变量二氧化锰外其他条件的一致） ⑤检验氧气的纯度； ⑥分析结果。
2.5实验数据记录与分析：数据记录：编号MnO2质量MnO2与KClO3质量比生成100ml氧气时间（秒）生成200ml氧气时间（秒）生成300ml氧气时间（秒）1 0.1g 1:20 167 235 2952 0.2g 1:10 116 186 2313 0.33g 1:6 100 162 1874 0.4g 1:5 96 147 1725 0.5g 1:4 84 133 1536 0.66g 1:3 79 117 1317 1g 1:2 101 143 1698 1.3g 2:3 129 160 2179 2g 1:1 167 211 27510 3g 3:2 192 244 309 数据分析：根据上面数据作出分析图线（表一，表二），如下：表一：该图以制取300mL氧气所需时间为纵坐标，催化剂与氯酸钾的配比为横坐标。
表二：二氧化锰与氯酸钾的用量比与生成氧气速度的关系分析：从图表一我们可以很清楚的看到，反应速率与MnO2的质量并不是一个简单的正比例关系。
当MnO2与KClO3的质量比为1：3时，反应剧烈，得到300毫升氧气所需时间也最短。
随着催化剂的增加，产气速率反而逐渐减缓。
我们的中学教学实验，一般需要在课堂上亲自示范给学生们看，这就需要控制我们实验的时间，对于氧气的制备及性质检验这个实验来说，从制备气体到气体性质的检验，一般总的时间需要控制在5-8分钟，从图表二上可以看出当MnO2与KClO3的质量比为1：3时，得到300毫升氧气所需时间最短，大概为两分半钟。
并且MnO2的催化作用又快而又平稳。
一般集气瓶的体积大概为250ml。
所以，不仅可以可从容的收集气体，同时反应速率适中且平稳，所以考虑到反应速率及反应的可控制性，当MnO2与KClO3的质量比为1：3时是最佳配比。
2.6实验注意事项：①应根据酒精灯和水槽的高度固定试管，使酒精灯的外焰能正对着试管里放药品的部位。
②试管口要略向下倾斜，防止水倒流造成试管破裂。
③试管中的导管要稍露出瓶塞，便于气体导出。
④铁夹应夹在离试管口1/3处，便于加热。
⑤药品应平铺在试管底部，以增大受热面积，同时便于氧气逸出。
⑥用氯酸钾制氧气时，试管口不能塞棉花，这是因为氯酸钾具有强氧化性且在二氧化锰的作用下，分解速度很快，棉花又是可燃物，易着火燃烧，以至发生爆炸。
因此用氯酸钾制氧气时，要求试管洁净。
同时要保证药品的纯正，因为KClO3是一种强氧化剂，不能混和可燃性物质（如炭粉、镁粉、纸屑及其它有机物等），以免在加热或摩擦情况下产生火花、烟雾，甚至发生小的爆炸。
较大的KClO3颗粒要研细，可放在研钵里用研杵轻轻压碎，不可用力研磨，也不要和MnO2等混和研磨（应用钥匙拌和）。
⑦排水法收集完毕，应先撤导管，然后熄灭酒精灯，防止试管里温度骤然降低，气压减小，水槽中的水倒流使试管炸裂。
⑧（重要）KClO3、MnO2要事先干燥，同时要保证试管的干燥。
不可研磨KClO3、MnO2混合物，可能产生爆炸。
⑨（重要）要保证十个不同配比加热制氧气的其他实验条件的一致，使实验只有MnO2一个变量，使实验有说服力。
3.结果与讨论：通过查找资料及自己的思考，我了解到当MnO2的用量过小时，MnO2与KClO3的接触面积过小，导致KClO3的分解受到一定的阻碍，不到较高温度时不易放出氧气。
但当一旦在高温时就会有氧气放出，而且反应很剧烈，又不够稳定。
其后，放氧速度很快就会变慢。
而当用MnO2量过大时，没有分散开而是堆积在一起。
这样MnO2不但起不到催化作用，反而阻隔了热的传递，减慢了反应速度。
随着时间的增加，反应物开始熔化，大量的MnO2都沉积到反应物底部不能起催化作用。
对于实验室制备氧气，通过实验数据的分析认为催化剂的用量应该选用1：3这个比例。
如果催化剂用量过大或过小大，使得反应太慢。
收集起来很浪费时间。
开始实验时，由于药品不干燥，随着反应的进行，药品大部分流到了试管口（如图三所示），导致生成的氧气的量过少，导致实验的失败，最后通过在网上查找资料，了解到MnO2催化制取氧气，属于多相催化反应.多相催化反应是发生在两相界面上的，因而催化剂的比表面是决定催化剂活性的一个主要因素。
活性。
实验中，如果KClO3、MnO2和大试管等不够干燥，加热时，就会有较多水珠产生，随着温度的升高，部分KClO3溶解于水，流到试管口部，造成了药品的损失。
更严重的，试管底部的KClO3、MnO2因水结块，反应物KClO3强烈吸附于催化剂MnO2表面，覆盖了催化剂表面的活性中心，使催化剂的表面积减小，降低了MnO2催化活性，甚至造成催化剂MnO2中毒，从而使反应很难进行，自然氧气放出量减少，所以，药品和大试管是否干燥是制取氧气实验成败的十分重要的因素。
正确的实验方法是:在实验前将KClO3用蒸发皿在酒精灯上拱至粉未状，大试管要供至没有水蒸气产生后再供半分钟，另外MnO2要灼烧，以便除去可能存在MnO2中的可然性物质。
在实验过程中，我还看到随着加热，试管中的药品逐渐出现紫色，反应完毕后，紫色消失。
并且收集到的氧气有白雾。
查阅资料原因为：2KC1O3+2MnO2=2KMnO4（紫色）Cl2+O22KClO4=K2MnO4+MnO2+O2K2MnO4+Cl2=2KCl+MnO2+O2同时通过实验，我认识到，对比实验中控制变量的重要性。
结论：实验室中MnO2催化分解KClO3制氧气，MnO2与KClO3质量的最佳配比为1：3。
参考文献：[1] 人民教育出版社化学室.初级中学化学教科书[M] 北京：人民教育出版社，1995.15-17[2] 毛立可.KMnO4、KClO3等无机固体的热分解（The Thermal Decomposition of KMnO4,KClO3and Other Inorganic Solids）[D]广西：广西师范大学化学化工学院2008.5[3] 周公度.化学词典[M].北京：化学工业出版社，2004：477[4] 陈国强, 谭荣高.氯酸钾催化热分解历程研究[J] 贵州师范大学化学学报1991.6-25[5] 钱晓农，康云川.氯酸钾热分解机理研究[J]云南师范大学学报1996.3[6] 陈金娥，张海容.10种金属氧化物对氯酸钾热分解制氧催化效果的研究[J]忻州师范学院学报2001.10。