如何優化實驗室氧氣制取實驗

摘?要：本文介紹了實驗室氧氣制取實驗存在的問題以及相應的解決對策，包括實驗準備階段、實驗開展階段、實驗反思。

關鍵詞：氧氣制取;實驗;優化

《義務教育化學課程標準》明確規定，“氧氣的制取和性質”為學生必須完成的8個基礎實驗之一。因此，該實驗的重要性不言而喻。它是初中生接觸的第一個系統的化學實驗，是學生化學實驗的開始，也是培養學生科學化學實驗意識的開始。

但是，不可否認，這個實驗仍存在不少問題。第一，初中生的心理特征呈現出對化學實驗有強烈好奇心，但由于同伴合作和多感官協調，實驗課堂容易出現雜亂無章的狀態。第二，由于高錳酸鉀具有強氧化性和強腐蝕性，皮膚接觸后會被灼傷呈棕黑色。遇水變藍紫色、極難清洗，接觸的毛巾、衣服、臺面都會被腐蝕產生黑點。實驗后，實驗室會呈現臟亂、難清理，學生做實驗的體驗較差，給學生留下化學實驗很臟、很亂、很危險的第一印象，影響學生的科學實驗熱情。第三，應試實驗，導致化學實驗教學有效性大大降低。老師的實驗操作技能比較薄弱，實驗課堂的設計比較簡單。

如何優化“氧氣的制取和性質”實驗課，需要備課組、任課老師、實驗員、學生多方面配合，下面是我們學校在實驗教學中的一些做法。

一、 準備階段

（一）任課老師

以備課組的形式提早一周向實驗員提供《演示實驗通知單》《學生實驗通知單》，包括實驗器材、實驗試劑、器材演示圖等，尤其是實驗課的具體排課表，提出實驗申請。待實驗員將所有實驗器材準備好后，備課組所有老師來實驗室，做預實驗，并確保實驗成功，同時對實驗中學生容易出現的問題、重難點心中有數，并進一步確認和核對實驗器材，及時跟實驗員溝通需求。

由于高錳酸鉀屬于易制毒易制爆的雙重管控危險化學藥品，需要雙人雙鎖、定量取用，同時做好危化品流向表登記、危化品官網報備。因此我們在保證實驗能完成的前提下，盡量控制用量，對學生的高錳酸鉀使用量需要有明確指令。通過前期預實驗，我們確定高錳酸鉀的用量，4～5勺藥匙約6～8g，反應能收集3個集氣瓶（2小1大）的氧氣，用于完成3個性質驗證的實驗，因而課堂中我們跟學生溝通加高錳酸鉀4～5勺即可。

（二）實驗員

根據前期實驗反饋，實驗員需要及時準備實驗儀器、實驗試劑，做好實驗布置，同時提出實驗注意事項。

1. 儀器的準備

（1）玻璃彎管

由于高錳酸鉀制取氧氣實驗采用的是排水法，排水法用小角度（小于90度）長進短出的玻璃導管比較方便。選擇常用的與乳膠管匹配的5～6mm的玻璃長管，先確定合適長度，用銼刀切割，然后雙手用巧力掰斷。玻璃導管彎制技術，常用方法是點燃酒精噴燈，通過加熱至熔融狀態，徒手彎制，需要注意技巧，保證彎管處玻璃中空。同時將玻璃導管兩頭進行加熱，使其光滑，不扎手。剛剛燒制的玻璃彎管放置在石棉網上冷卻。

（2）橡膠塞打孔

①選擇合適孔徑的針錦銼。②將橡膠塞用夾子固定好，調整螺母，使橡膠塞位置居中，小面積的那面朝電鉆。③打開電源開關，一手向外拉手持開關，電鉆慢慢推進，打穿后，可以退回來，反復幾次即可。④用玻璃管試孔，可以通過沾水減少摩擦使其穿過。如果太緊可以再次擴孔。

（3）集氣瓶的準備

備課組計劃讓學生完成性質研究三個實驗，包括熄滅木條復燃，木炭在氧氣中的燃燒試驗，鐵絲在氧氣中的燃燒試驗，故需要三個集氣瓶（兩小一大）。考慮到鐵絲燃燒試驗需要含量較高、純度較大的氧氣，故選擇大集氣瓶，且讓學生用于第二瓶收集。

2. 試劑的準備

（1）配置澄清石灰水

前期實驗發現，澄清石灰水在呼出氣體的集氣瓶中不變渾濁，分析原因確定是上學期剩下的石灰水，時間長了溶液中氫氧化鈣因與空氣中二氧化碳反應而導致含量變少了，故需要現配現用。取2g氫氧化鈣，加至1000mL蒸餾水，攪拌過夜溶解配置過飽和溶液，過濾，分裝。

（2）鐵絲準備

本實驗要驗證鐵絲在氧氣中燃燒試驗，故要準備鐵絲。采用新的石棉網上的細鐵絲，將其取下，讓學生均勻繞在火柴上，10圈左右。點燃酒精燈，用坩堝鉗夾住火柴點燃，待燃燒后伸進裝滿氧氣的集氣瓶，觀察實驗現象。

3. 注意事項

（1）統一的實驗器材擺放

之前由于沒有統一的實驗器材擺放標準，且不同老師要求不一，學生在實驗后隨意擺放器材，導致下一個班級實驗前桌面雜亂，無法很快確認器材是否沒問題，且實驗體驗較差。

后來，實驗員在黑板上寫實驗器材擺放圖。該現象有所緩解，一個班級有近1/3同學能正確擺放。通過觀察，我們發現，首先，黑板中字跡較小，后面同學看不清。其次，黑板上的部分實驗器材名稱學生沒辦法跟實物進行準確一一對應。最后，有些同學覺得看黑板擺放，比較麻煩，干脆隨便亂擺。

現在，實驗員取出一套實驗器材，根據要求擺放，同時拍照，做成PPT，下面備注實驗器材名稱。實驗前，學生根據黑板PPT的實驗器材擺放圖來確認實驗器材是否完整，有無破損，并及時跟老師反饋。實驗結束后，學生根據黑板PPT的實驗器材擺放圖整理桌面，同時確保桌面無水漬、無垃圾，并讓老師檢查確認。

圖1?實驗器材擺放圖（PPT）

圖2?垃圾分類（PPT）

實驗后，我們發現PPT這方法簡單、易執行、效果明顯，近80%學生能根據PPT的圖片，獨立快速、明確地進行擺放器材。同時，器材名稱的標注也進一步鞏固了學生的實驗基礎知識。最重要的是，由于統一的器材擺放要求，實驗室呈現整潔、規范的狀態，對于學生的實驗習慣養成有很好的作用。

（2）垃圾分類

現在全國進行垃圾分類，而高錳酸鉀的燃燒廢渣屬于“三廢”，需要回收，暫存在危化品室，最后統一請專業環保部門回收。火柴梗也作為有害物品進行回收。針對本實驗，講臺上放置3個1000mL大燒杯，分別回收廢渣、火柴梗、棉花，講臺上垃圾桶回收餐巾紙，紙盒內回收玻璃碎片。讓學生將垃圾進行分類回收，讓垃圾分類的意識也貫徹在實驗課堂中。

（3）紙巾和抹布

學生自帶紙巾，用于擦拭桌上的高錳酸鉀沾水后的溶液，而水池的抹布僅用于擦拭集氣瓶放入水槽后手上桌上的水漬。紙巾和抹布的功能區分，有效地避免抹布沾染高錳酸鉀，導致水池、地面到處都是，高錳酸鉀有腐蝕性，易形成黑斑，極難清洗。

（4）試管不清洗

高錳酸鉀加熱時腐蝕試管使其變黑，不容易清洗，需要草酸等溶液浸泡一段時間才能脫色。如果按照常規實驗安排，要求學生清洗試管，會帶來若干問題。一，強腐蝕性的高錳酸鉀接觸后，會腐蝕皮膚產生黑點，這些黑點只有等到新皮膚長出后才會自然脫落，會需要好幾天，而這黑點會成為學生的困擾。二，學生在水池清洗試管，會將液體濺的到處都是，水池、地面、臺面、抹布，越洗越臟。三，試管不清洗，一方面對于后續班級實驗沒有太大干擾，另一方面由于不清洗節約大量水資源。因此，本實驗的試管要求學生全程不沾水不清洗。

二、 實驗開展階段

（一）進實驗室

學生在體育委員和老師的帶領下，排隊到達實驗室門口，靜音等候。老師同意后，有序進入教室，站在位置上，全程無聲，嚴格聽從老師指令。化學實驗本身就是具有危險性的實驗，需要學生思想上的重視，安全意識常記心中。所以實驗課上，老師要格外控制課堂紀律，對隨意說話、不聽指令、危險操作的學生要嚴肅批評，讓學生樹立規范實驗的意識。

（二）實驗要點的講解

正所謂“百聞不如一見，目見不如實驗”，學生在進行實驗教學前，老師要通過教室內的演示實驗為學生詳細講解實驗的流程、注意事項以及突發情況等。

本節實驗課主要是氣體的制取，操作步驟用七個字總結：查、裝、定、收、移、熄（諧音：“茶莊定點收利息”）。任課老師在黑板上寫出七個關鍵字，并在實驗前跟學生再復習一次實驗流程，交代實驗中的注意事項、重難點、之前班級遇到的問題。這是學生第一次的化學實驗，老師課前的詳細實驗要點講解，能讓學生做到心中有數，再開展實驗。如果出現忘記做什么，看黑板板書后再自行進行。老師先講解，然后學生開展實驗，避免老師中途想起要再講點什么，中途讓學生停下來。后續學生實驗中，老師可以針對個別學生遇到的情況，進行一對一針對性指導。

（三）經驗溝通

實驗員全程跟進第一堂實驗課，確保所有的試劑、器材能正常使用，有問題及時更換。裝置的氣密性有很多學生會做不出來，原因不一，有的是橡膠塞沒塞緊，有的是手溫太低，有的是本身裝備原因，這時候需要老師在邊上指導學生一一排查，并讓學生自己總結原因。老師應該與實驗員多溝通，課堂中遇到的問題是否存在比較好的解決方式，或者通過前期的準備和提醒直接規避。實驗員和老師們通過微信工作群，及時分享實驗中的問題和經驗。

（四）實驗課的整理

本年級最后一個班的實驗課，實驗員會提早跟任課老師溝通，占用約5分鐘時間，指導學生將所有實驗器材、實驗試劑分類歸置，放回化學準備間。同時讓學生清空自己桌面，教室恢復原狀。

三、 實驗的反思

如何優化氧氣制取實驗，最大的關鍵點就在于前期的準備工作。充分的前期準備，讓學生能有明確的實驗指令，比如如何開展實驗、擺放實驗器材、垃圾分類等。這種情況下，學生能快速、準確地完成所有實驗。在一節課中，幾乎所有學生都能完成制取氧氣實驗，近80%學生能完成3個性質驗證實驗，其中2/3學生能觀察到理想的實驗現象。部分老師由于課程設置緊湊，還有近5分鐘跟學生們交流實驗中遇到的問題和分析原因。

“氧氣的制取與性質”實驗，作為初中學生的化學實驗第一課，它的是否成功對于學生的化學實驗意識有著舉足輕重的作用。學生初入化學實驗室，心理上有所期待、同時也是有所畏懼，害怕做不出來，怕爆炸，怕有危險。老師來化學實驗室，也會有所擔憂，學生太過激動，意外事件的發生，課堂紀律的混亂。而充足的實驗前期準備，讓學生能夠緊緊跟著老師步伐，完成實驗。最后絕大多數學生的實驗成功，能極大地提升學生自信心，激發科學實驗熱情，讓他們獲得自主、合作、探究的學習態度。

參考文獻：

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作者簡介：

童茜茜，浙江省杭州市，浙江省杭州市采荷中學。