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勇錳無敵---錳的自身催化反應
by yangsp, 2011-10-29 22:38:20, 人氣(3605)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】 【製作者:陳義芳 E524021


勇錳無敵---錳的自身催化反應

簡介

當無色的草酸溶液加入紫色的過錳酸鉀溶液中,過了幾分鐘後,混合溶液變成無色(以顏色的變化來吸引學生),此時,老師再重複一次,不同的是多加入固態的硫酸錳,反應時間大約縮短為 30 秒,此外,再重複一次,這次不加入催化劑,而改採加熱,看看反應速率為何。

示範步驟

1. 準備 250 mL 的燒杯 A,內裝 150 mL 的草酸溶液和 5 mL 的濃硫酸。
2. 準備 250 mL 的燒杯 B,內裝 50 mL 的過錳酸鉀溶液。
3. B 杯加入 A 杯,立即混合均勻,請學生計時溶液由紫色變成無色,所需時間
4. 在燒杯 B 中先加入少許的硫酸錳,重複步驟 1-3,請學生計時溶液由紫色變成無色,所需時間
5. 重複步驟1-2,步驟 3 以加熱方式進行,如圖一所示,請學生計時溶液由紫色變成無色,所需時間

圖一

溶液和器材

1.
草酸溶液:8 克的草酸(Oxalic Acid, HOOCCOOH),加入 500 mL 的蒸餾水。
2.
過錳酸鉀溶液 0.16克的過錳酸(Potassium Permanganate, KMnO4)加入1 L 的蒸餾水。
3.
濃硫酸(Concertrated Sulfuric acid, H2SO4),少許。
4.
硫酸錳(Manganese Sulfate, MnCl2),少許
5.
250 mL 燒杯二個。
6.
滴管數隻。
7.
酒精燈一個。
8.
夾子一個。

原理和概念

1. 本實驗的反應式如下
2MnO42-(aq) + 2C2O42-(aq) + 16H+(aq) 2Mn2+(aq) + 10CO2(g) + 8H2O(l)
利用顏色的變化(紫色變成無色),計算反應的時間,讓學生了解加入催劑會使反應的活化能降低,加速反應進行,本實驗的催化劑(Mn2+)恰巧和產物相同,所以稱做自身催化反應。
2. 加熱也可加速反應進行,減少反應時間。

教學提示

1. 可加入不同量的催化劑,計算反應時間,讓學生了解催化劑的量與反應速度是否有關係。
2. 步驟1-3,反應時間需 3-5 分鐘。
3. 步驟 4,反應時間需 30 秒。
4.步驟 5,反應時間需 1-2 分鐘。

問題和參考答案

1. 本實驗的什麼物質是紫色的?它會發生什麼化學反應?
答: 過錳酸鉀溶液是紫色的,它是強氧化劑,在反應過程中,MnO4-變成Mn2+
2. 此實驗的催化劑為何
答:錳離子(Mn2+)。
3. 為何步驟 4 反應比較快
答: 因為加入催化劑,會使反應的活化能降低,並加速反應進行,減少反應時間。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, pp156-157, Washington, D.C., American Chemical Society.

適用程度

國民小學國民中學ˇ高級中學ˇ大學普通化學

安全

示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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