學生實驗

摘 要：在初中階段，學生在理、化、生實驗室做分組實驗的機會并不是太多，在化學實驗室做的高錳酸鉀制氧氣的實驗，就屬于其中的經典實驗之一。但學生們每每談起，長久留在他們腦海中的卻是：臟亂差的環境、聲嘶力竭的老師、一不小心就開裂的試管以及變褐色的手部皮膚……那么該如何進行管理，從根本上扭轉這樣的局面呢？筆者分別從控水、控藥、試管處理、廢物處理以及回收利用等多角度出發，解決了以上一系列問題，讓師生在干凈整潔的環境中順利完成了實驗，親身體驗到了手腦并用快樂學習的過程。

關鍵詞：氧氣制取；實驗；管理

初中科學八年級下冊第三章，有一個學生分組實驗：高錳酸鉀制氧氣，這個學生分組實驗無論是相關知識的落實還是實驗操作要求，在初中化學學習過程中都是非常重要的。至于該實驗在初中科學中的地位，大家看下這幾年的高中招生科學實驗操作考查中出現的概率，就會明白了。2003～2018這16年中，有六年考到這個實驗（分別是2003，2006，2008，2012，2016，2018年），由此可見這個學生實驗的重要性。

這個實驗是八年級必做的學生實驗，也是九年級實驗考查時必須訓練的實驗之一。所以實驗的練習量非常大。但該實驗有個很大的問題，就是特別容易弄臟儀器設備甚至場地，造成污漬遍地，環境被嚴重污染（見下圖1～3）。

若按照常規方法來做，想要干凈清爽地結束實驗，幾乎是不可能完成的任務。而如果前一個班級留下個臟亂差的場地，后一個班級就會處在更加無序的狀態。造成實驗課的秩序欠佳，操作不規范，環境臟亂差，師生情緒很差，那么藥品消耗大、器材損壞多等等過程中關于學校管理的問題便接踵而至。

常規過程如下：

（1） 檢驗裝置的氣密性

（2） 裝藥（7克高錳酸鉀，塞棉花）

（3） 固定（管口略向下）

（4） 加熱（先來回移動再固定加熱）

（5） 收集（預備：集氣瓶先裝滿水倒置）

（6） 熄滅（先移出導管再熄滅酒精燈）

（7） 完成性質實驗

（8） 清洗器材并整理歸位

（簡稱：查裝定點收移熄做整）

現筆者對該實驗的管理進行了思考，作了以下5點改進。通過這些改進，較好地解決了本實驗中的保潔問題，以及藥品消耗高和器材流轉缺口大等問題。詳情如下：

一、 用水的控制

首先，關閉學生實驗桌邊全部的水龍頭。這個舉措可以很好地控制用水。常規實驗時，實驗桌旁有水龍頭，水任憑學生自由使用，他們會去換水、洗毛巾、洗試管等等，使得在傾倒液體后的容器壁上殘留水分，毛巾上帶著水分，試管帶著水分等等，都會流到桌面上、地上。又由于這個實驗要用到高錳酸鉀，此藥品是一種紫色晶體，呈粉末狀。在學生取用時，稍一不慎就會灑在桌面上。

但是哪怕掉到桌面上，如芥菜子那么一點點，碰到這些水滴，后果就不堪設想（桌面、地面上會像翻倒了紫色大染缸一樣，包括手指變色也是這個原因）。所以這個實驗只要一點點水，一點點高錳酸鉀粉末就會造成很大的麻煩，嚴重污染實驗環境。

改進方案：學生實驗桌關閉水龍頭后，收集氣體需要在水槽里裝一部分的水。這部分水哪里來呢？可以事先讓實驗老師在每個水槽里裝水（在講臺旁留一個可以出水的水龍頭，再拿一個大塑料桶，當蓄水池用，（見圖4）。用勺子舀水到學生的塑料水槽里，使他們水槽里有夠用的水，水盡量不灑出來。

實踐證明這個是可以做到的。萬一有水分灑到地面上，可以用舊報紙或者餐巾紙之類的馬上擦干地面。關于夠用的水量到底是多少呢？就是水量不多不少，既要保證集氣瓶裝水的時候，水不至于太少而裝不滿，也要保證當排水法集滿氣體時，倒置的集氣瓶沒有漂起來的可能為最佳，一般來說水量約為容積的1/2左右即可。水槽里的水重復利用，除非被嚴重污染才需要更換。

其次就是對集氣瓶與毛玻璃的處理，集氣瓶集滿氣體移出水槽前盡量掂一掂水分再拿出來，完成性質實驗后，再將集氣瓶與毛玻璃放進水槽里面。（見圖5）

最后就是導管移出水面的改進，導管移出水面前，同樣指導學生盡量掂一掂導管，瀝干水分后再將導管的彎頭勾在水槽側壁上，或者鐵架臺的鐵夾上（見圖5）。

常規操作時，學生一般會將集氣瓶毛玻璃和導管末端置于桌面上，而這么操作的話，水分會被較多地帶出水槽而弄濕桌面。通過這三個小改動來控制水分，盡可能地保證了桌面的干燥。控水就基本成功，而保潔也就成功了一大半。

二、 藥品的控制

用藥匙取用高錳酸鉀時總是很容易灑出來，如果能控制藥品不灑出來，哪怕桌面上有水珠，問題也不大。那么如何控制藥品不灑出來呢？一方面訓練學生的操作能力，但這個能力一時半會是訓練不出來的。另一方面盡可能采用瓶口大的試劑瓶分裝藥品，這樣可以給學生帶來便利，容易操作。

還有一種更大膽的設想，但暫時還未完成這個設計，就是設計制作一個容器，可以自如控制需要的藥品量又能保證100%不灑出來，現在想尋找有沒有這樣的替代品，盡量廢物利用。這樣就從根本上解決了問題。另外，要在實驗桌上放若干個容器用于存放藥匙、鑷子等等，因為藥匙、鑷子很容易將高錳酸鉀粉末帶到桌面上而污染操作臺。

三、 試管的處理

這個實驗需要加熱試管中的固體，所以使用的試管必須是干燥的。學生一旦將用過的試管進行清洗就潮濕了，就不能繼續使用。而且這批試管學生既洗不干凈又會嚴重污染環境。因為這個實驗的試管，哪怕是用專門的試劑也洗不太干凈。

因此學生是不用洗試管的，每個學生都要用干燥的試管，如果有1000個學生，全部順順利利完成實驗，一只也不破裂也要1000支試管，事實上很多時候由于各種原因試管會破裂，尤其難以避免實驗結束時，學生將還熱著的試管從鐵架臺上取下來的時候一不小心就碰到水（可能手上有水，桌上有水），然后就悲劇了。所以用平常的辦法做兩遍該實驗，一不小心就需要耗去1500支試管，而且那些沒有破的試管基本上也是報廢了的，它們很難再被清洗干凈，哪怕是用草酸清洗，試管壁也會變得模糊不清，如果拿這些試管做其他化學實驗就造成看不清實驗現象的后果。

一支試管算他2塊錢，這個實驗就要3000塊錢的費用，如果是九年級學生進行中考訓練，練習不止一遍，消耗量就更加大了。筆者經過仔細的思考琢磨，做了改進，經過這個改進后，基本上500～600支就可以維持1000個九年級學生實驗中考時訓練兩遍，節約60%成本。那么是怎么做的呢？

就一個措施，簡單地說就十二個字：裝置不拆，試管不洗，重復利用。意思是說：一個班級做完實驗后，試管不要處理，仍舊留在鐵架臺上，由下一個班級的同學來完成傾倒廢物的工作，這樣可以讓試管有冷卻的時間，基本避免了試管破裂的同時，也給下個班級作了裝置的示范，效果非常好。

下一個班級將這支試管倒盡廢物后，不洗，繼續使用。（如果繼續使用，倘若每一節都有實驗課的話，在檢查裝置的氣密性上可能會有點問題，試管可能還是偏熱，通過手捂法無法觀察到氣泡冒出，不過，也可以通過觀察水的倒吸，來檢驗氣密性。若不是每節都有實驗課就沒有這個問題。）試管可以在4～6個班級使用后，統一更換一批干凈試管。換下來的試管由實驗教師適當清洗，用烘干箱烘干，給后續班級繼續使用。

四、 廢物的處理

本實驗有三種廢棄物：藥品，火柴梗及餐巾紙，實驗室要在每張實驗桌上準備兩個廢物缸（貼標簽區分），一個是丟廢棄藥品和棉花，還有一個就是丟火柴梗。為什么要特別增加一個專門丟火柴梗的廢物缸呢？

首先是安全的需要，在每年的實驗過程中都有這樣的例子，學生把帶火星的火柴梗丟入廢物缸后，直接把廢棄藥品和棉花給點著了，然后沒有反應完的高錳酸鉀繼續反應放出氧氣，加劇了燃燒，結果就很悲劇……

其次廢棄的藥品我們還要回收利用。

最后就是餐巾紙問題，本實驗不用抹布改用餐巾紙，餐巾紙可由實驗室提供，也可讓學生自帶，學生離開實驗室時丟入過道邊紙簍。

為什么不能用抹布呢？說明如下：抹布是濕的，桌面難免會有高錳酸鉀粉末，本來干燥的粉末，抹掉可以不留污漬，如果濕抹布一擦，剛好讓水與高錳酸鉀顆粒碰在一起，越擦越臟，擦到哪里就污染到哪里，所以本實驗采用餐巾紙取代濕抹布，很好地解決了這個二次污染問題。

五、 環境保潔與回收處理

實驗結束后，不管措施如何完美，沒做到位的學生肯定還是會有，所以有些污漬也在所難免，比如桌面、容器、地面、水池、水槽等等都會被高錳酸鉀污染而變得黃黃的。那么該如何處理這些污漬呢？要解決這個問題，需要用到一種溶液，那就是草酸溶液。用它擦拭或者浸泡容器、場地等等，一段時間后，就能夠去除這些污漬。最后用這桶草酸溶液來拖地，這樣就能把實驗教室的地面也徹底清潔了。

這個實驗有兩種資源可以回收利用，一種是廢棄藥品，里面有未反應完的高錳酸鉀，實驗教師可以將之裝瓶，留在實驗室里。一方面可以利用里面的高錳酸鉀來制備氧氣。另一方面隨意丟棄高錳酸鉀也是違反有關條例的。因為它是國家嚴格管理的危化品之一。另一種是試管，等全部學生做完實驗后，用過而未破裂的試管，雖然不能再用在其他實驗上，但下次氧氣實驗時還是可以用的，所以可以將它用草酸清洗，瀝干水分后保存。

筆者經過幾年的實踐證明，本辦法高效環保地解決了制取氧氣實驗中的污染問題、藥品消耗高和器材流轉缺口大等問題。可謂經濟環保一舉多得之法。愿與各位同行分享，推而廣之。

參考文獻：

[1]梁光鳳.淺談初中化學實驗教學[J].中華少年，2018（9）.

[2]黑曉霞，吳曉紅，陳有鑫.初中化學“基礎實驗”教學中滲透實驗安全意識的策略[J].現代中小學教育，2017（3）.

[3]謝廣娟.初中化學實驗教學中引導學生探究性學習的策略[J].現代交際，2016（17）.

作者簡介：

唐碧清，浙江省杭州市，浙江杭州郁達夫中學。