1实验的优缺点
优点:直接根据差量来测定氧气的质量,操作比较简单。缺点:托盘天平精确到0.1g,所以用药量比较大,反应的时间长,且不能保证双氧水全部分解。另外,该反应放出较多热量,使水蒸气逸出多,误差很大。
2.测定氧气体积来计算过氧化氢的质量
(1)测定氧气的体积根据已有的经验,可以选用量筒和广口瓶组装成量气装置[1],以量取氧气的体积。(2)确定实验用品根据氧气的密度为1.429g/L,如果要收集的氧气量为50mL,则氧气质量为0.07145g,则过氧化氢质量为0.16g,进而可知3%的双氧水质量为5.3g;由于此双氧水密度可看作为1.0g/cm3,所以直接量取双氧水体积5.3mL。实验用品是250mL锥形瓶、150mL广口瓶、100mL量筒、分液漏斗、双孔橡皮塞及胶皮管等,适量的双氧水、二氧化锰等。(3)实验操作①把分液漏斗和锥形瓶相连,检查装置气密性。②广口瓶中装满水,然后把上述装置按照图2连接起来。③在锥形瓶中加入二氧化锰,分液漏斗中加入双氧水,打开活塞,双氧水进入锥形瓶反应,随即气体进入广口瓶,把水压入量筒。(4)实验的优缺点优点:直接量取氧气的体积,方便直观。缺点:由于少量的双氧水生成氧气的体积也是可观的,所以广口瓶内排出的水既快且多,学生不易控制,且该装置误差也较大。
3.方案
由于装置1、装置2需要的实验药品多,误差也比较大,因此从绿色化学角度考虑,利用注射器和小药瓶组合的微型实验测定氧气的体积,实验装置如图3所示。(1)测定双氧水和氧气的体积使用注射器直接量取一定体积的双氧水并且测定生成的氧气体积。(2)确定实验用品本实验采用了规格是30mL的注射器,产生氧气体积需控制在这量程内,可以取中间值约20mL。据此可知,双氧水约需2mL。实验用品是青霉素小药瓶(带有胶皮盖)、30mL注射器、长短合适的胶皮管等,适量的双氧水、二氧化锰等。(3)实验操作①将上述仪器按图3连接,先检查装置气密性:将注射器活塞往后拉,胶皮管变瘪,松开手后,活塞则慢慢回到原处,说明气密性好。②小药瓶中装入少量二氧化锰,用注射器吸取双氧水2mL,胶皮管连接注射器,然后把双氧水注入小药瓶中,反复推(目的是使双氧水充分分解),最后读出气体的体积数。(4)实验数据的处理量取2mL医用双氧水(相当于2g双氧水),氧气体积实际测得为21mL,则氧气质量为0.03g,根据方程式计算得出过氧化氢质量为0.0638g,则根据公式计算:ω(H2O2)=0.0638g/2g×100%=3.19%由于测定的医用双氧水标签标示为3%左右,按照实验测定为3.19%,所以该医用双氧水符合标示。(5)实验优点①实验操作简便,利于学生实验;②微型化实验,药品取用少,节约资源;③在密闭体系内做实验,误差小,环保;④利用废弃物小药瓶做实验,变废为宝。
4.结束语
该实验方案不仅适用于测定医用双氧水的浓度,同样也适用于能够固-液反应产生气体的实验,不仅能测定气体的体积,也能测定反应的溶液浓度,具有一定的实用性和推广性。化学教学的核心在于观念的教学[2],用所学知识设计实验解决问题正是化学科学价值观的体现。
作者:周梅华 李德前