中學化學實驗改進

扈玉歌++姚如富++孟新新++范詩峰

摘 要：化學這一門課程，以實驗為基礎開展教學活動，能夠顯著提升教學效果。基于此，本文以氧氣的制備實驗為例，對中學化學實驗改進進行探究，主要介紹了化學實驗裝置改進、化學實驗藥品改進，共兩個方面的內容，以期為中學的化學實驗教學提供有效參考，使其有效培養學生的實驗思維與實驗能力。

關鍵詞：化學實驗；實驗裝置；實驗藥品

一、 前言

在化學教學過程中，化學實驗包括幾種不同的實驗形式，如驗證性實驗、探究性實驗等。其中以驗證性試驗為主，對教材當中提出了理論與平衡方程等進行驗證，但在新課程標準之下，倡導在實際教學過程中，更多應用探究性實驗用于教學活動，以現實生活中的化學現象為基礎，探究其化學原理。無論是哪種實驗形式，都需要通過科學、合理、嚴密的實驗流程，來獲得準確的實驗結果，由此，就顯示出了中學化學實驗改進的必要性。

二、 化學實驗裝置的改進

在實際實驗教學過程中，實驗室制備氧氣采用的是排水法。其中，氧氣的制備原理為：2H2O2MnO22H2O+O2↑，實驗裝置如圖1所示。在以往的實驗過程中，其實驗不足主要有以下幾個方面：①氧氣生成過程中，由于反應較為劇烈，影響分液漏斗的活塞被打開時，過氧化氫溶液無法滴下，并形成較多氣泡向上溢出。②在反應一段時間之后，過氧化氫溶液濃度下降，影響反應速度明顯減慢，實驗效果不再明顯。③發生裝置的氣壓平衡問題不能得到妥善解決，也會影響反應速率。④由于缺乏干燥裝置，影響采用排水法制備的氧氣濃度，水蒸氣會影響后期燃燒檢驗時的結果。

圖1

對于上述實驗裝置方面的不足，進行了如下圖所示改進。①在發生裝置中，引入了一根橡皮條，幫助達到平衡氣壓的效果。②在錐形瓶的底部位置，增設放液口，保證反應后的廢液能夠及時排除，降低對后期反應過程的影響。基于這兩種改進辦法，能夠顯著提升實驗速率，且能夠制備大量的氧氣。③在出氣口處，放置干燥劑，有效去除與氧氣共同排出的水蒸氣，達到消除干擾、提升實驗準確度的效果。④在集氣瓶的底部增設進氣口，由于氧氣相比于空氣密度更大，通過這一進氣口能夠在上部消耗氧氣的同時，及時補充實驗所需氧氣，進而可以利用同一裝置，一次性完成氧氣性質的演示實驗，以達到簡化實驗裝置的效果。

圖2

另外，在實驗室制備氧氣過程中，有學生在資源再利用這一環保理念的引導之下，對實驗當中的裝置進行了更換處理，常規實驗當中需要用到的錐形瓶、長頸漏斗等玻璃儀器，用塑料制品代替，包括礦泉水瓶、塑料袋、橡皮塞等，利用這些材料自己動手設計實驗裝置，實現實驗過程中的固液分離，進而節約藥品，使實驗效果更加顯著。這一裝置改進方式，在課堂演示以及學生實踐操作的過程中都十分適用，應用價值明顯提升。

三、 化學實驗藥品的改進

在化學實驗當中，對實驗藥品進行改進，能夠顯著提升反應速率，進而縮短實驗時間，提升整體課堂效率。在實驗室制備氧氣的實驗中，涉及的實驗藥品包括過氧化氫溶液和二氧化錳，其中，過氧化氫溶液的質量分數在30%左右，濃度過高，不僅反應劇烈易噴發，且對皮膚具有十分強烈的腐蝕作用，用以危害操作人員的健康，因此，在實際實驗過程中，要將過氧化氫溶液稀釋到15%左右，但注意不能使濃度過低，會影響反應過慢。在用過氧化氫溶液制備氧氣的過程中，需要二氧化錳作為催化劑，控制反應過程，原有的一次性加入二氧化錳的方式，導致反應速率與氧氣收集效果不夠完善，過氧化氫溶液的消耗量也過大，對其進行改進后，可將少量的二氧化錳粉末放到大試管底部，然后將過氧化氫溶液放入分液漏斗當中進行滴加，使反應發生。這種滴加的形式，能夠有效控制反應速度與藥品用量，生成的氧氣更易收集，且能夠有效節約藥品。

在實驗室制取氧氣的過程中，還可以利用過氧化氫與高錳酸鉀反應生成氧氣、錳酸鉀、二氧化錳和水，但這一過程需要進行加熱處理，控制難度較大；而上述過氧化氫制備氧氣，優化之前的反應速度較慢，利用高錳酸鉀的反應特點，加之過氧化氫在催化劑二氧化錳作用下可生成H2O和氧氣這一原理，在實際實驗過程中，創新形成高錳酸鉀與過氧化氫混合制備氧氣的方法。通過這一實驗創新，能夠避免實驗過程的加熱操作，采用分液漏斗將過氧化氫滴入到高錳酸鉀溶液當中，便于控制反應的進行或停止，還能極大地加快氧氣的產生速度。這種安全、便捷、快速、有效的實驗室制備氧氣的方法，顯著降低了實驗操作難度，十分適合中學教學。

四、 結束語

綜上所述，以氧氣為例，探究中學化學實驗改進，有利于提升化學實驗結果的準確性與可靠性。通過相關分析，對于化學實驗裝置與藥品的改進，屬于常規的改進范疇，在教師演示實驗或學生實踐操作過程中，能夠直接實現改進過程，進而通過實踐觀察，提升實驗體驗感受，便于學生更深入地理解、記憶實驗原理與相關性質等。因此，在新課程標準之下，中學化學實驗改進要切合教學實際需求，綜合提升實驗教學質量。

參考文獻：

[1]何大明，關寧.基于綠色化學理念的中學化學實驗改進策略[J].廣西教育，2017，（22）：34-35.

[2]雷霄.高中化學實驗教學方法的改進思考[J].考試周刊，2017，（25）：50-51.

作者簡介：

扈玉歌，姚如富，孟新新，范詩峰，安徽省合肥市，安徽省合肥市師范學院。endprint