摘 要：随着人类社会不断进步和发展,人们已经意识到环境对人类生存的重要性。我们从事化学工作者更应该注意从环保作起，在化学实验中要坚持科学性原则,绿色性原则和简约性原则。本文以实验室制取氧气的实验改进为例来探讨符合上述原则的实验设计方案。
关键词：科学性 安全性 演示实验
氧气的制备是初中化学第一册一个很重要的演示实验，在教材中的作用，一是通过氧气的制备，使学生认识固体物质加热分解反应的仪器选择和装置要求,二是通过对制得氧气的观察和嗅取,认识氧气的物理性质,继而通过对铁丝、红磷、蜡烛、木炭在氧气中燃烧等帮助学生认识掌握氧气的化学性质，且达到记忆程度，在此基础上，引出分解反应、催化剂、催化作用等化学基本概念。
由此可见，在课堂上制得比较纯净的氧气是实现上述教学目标的重要条件。然而现行教材设计该演示实验的原理是在KCIO3固体粉末中加入约三分之一质量的MnO2粉末混合均匀，装入试管底部平铺加热，用排水集气法收集氧气，这一设计方案在装置及操作上看来是没有什么不足的地方，但在反应原理上存在着严重的不足之处，因而导致制得的氧气含有刺激性气味的，且为严重污染性气体，若让学生来观察和嗅气味：一则达不到说明氧气是无色无味气体的目的，二则对嗅气味人的身体来说是有害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆产生这一现象的原因在于，在这个反应中：
2KClO32KCl + 3O2↑
MnO2虽然说是催化剂，只起催化作用，加快反应速度的作用，但是实质上是MnO2在这一反应过程中，参与了反应原理，即以中间反应物来进行催化；若中间反应中，生成物是非挥发性固体物质时，是不会影响反应结果的，而因这一反应中存在有:
2KClO3+MnO2K2MnO4+Cl2↑+2O2↑
K2MnO4+Cl22KCl+MnO2+O2↑
在中间反应物中，因有挥发性气体氯气生成，因而一是制得的氧气混有浓烈的氯气气味，二是如果要详细称量反应前后的二氧化锰的质量是不相等的。这样给演示实验带来很大不方便。
基于上述催化剂存在的问题，在教学课后我们开展了对这一反应中较为理想的催化剂的研究。在反复的实验对比过程中证明：对这一反应较为理想的催化剂是氧化铜粉末，即：
2KClO32KCl+3O2↑
它的作用机理可作为下列解释：
2KClO3+4CuO2KCl+2Cu2O+4O2↑
2Cu2O+O24CuO
两式合并得到为：2KClO32KCl+3O2↑
由反应原理可看出原料比例为2KCI∶4CuO149∶318约为1∶2.2。
实验亦证明氯酸钾的质量与氧化铜的质量比为1∶2.2时反应速度最快，制得气体是纯净的氧气。
论文作者:李振江
论文发表刊物:《中小学教育》2018年第313期
论文发表时间:2018/3/27
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