中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)

扈玉歌++姚如富++孟新新++范詩峰

摘 要：化學(xué)這一門課程，以實驗為基礎(chǔ)開展教學(xué)活動，能夠顯著提升教學(xué)效果。基于此，本文以氧氣的制備實驗為例，對中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)進(jìn)行探究，主要介紹了化學(xué)實驗裝置改進(jìn)、化學(xué)實驗藥品改進(jìn)，共兩個方面的內(nèi)容，以期為中學(xué)的化學(xué)實驗教學(xué)提供有效參考，使其有效培養(yǎng)學(xué)生的實驗思維與實驗?zāi)芰Α?/p>

關(guān)鍵詞：化學(xué)實驗；實驗裝置；實驗藥品

一、 前言

在化學(xué)教學(xué)過程中，化學(xué)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(dāng)中提出了理論與平衡方程等進(jìn)行驗證，但在新課程標(biāo)準(zhǔn)之下，倡導(dǎo)在實際教學(xué)過程中，更多應(yīng)用探究性實驗用于教學(xué)活動，以現(xiàn)實生活中的化學(xué)現(xiàn)象為基礎(chǔ)，探究其化學(xué)原理。無論是哪種實驗形式，都需要通過科學(xué)、合理、嚴(yán)密的實驗流程，來獲得準(zhǔn)確的實驗結(jié)果，由此，就顯示出了中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)的必要性。

二、 化學(xué)實驗裝置的改進(jìn)

在實際實驗教學(xué)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(yīng)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(yīng)一段時間之后，過氧化氫溶液濃度下降，影響反應(yīng)速度明顯減慢，實驗效果不再明顯。③發(fā)生裝置的氣壓平衡問題不能得到妥善解決，也會影響反應(yīng)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(jié)果。

圖1

對于上述實驗裝置方面的不足，進(jìn)行了如下圖所示改進(jìn)。①在發(fā)生裝置中，引入了一根橡皮條，幫助達(dá)到平衡氣壓的效果。②在錐形瓶的底部位置，增設(shè)放液口，保證反應(yīng)后的廢液能夠及時排除，降低對后期反應(yīng)過程的影響。基于這兩種改進(jìn)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(dá)到消除干擾、提升實驗準(zhǔn)確度的效果。④在集氣瓶的底部增設(shè)進(jìn)氣口，由于氧氣相比于空氣密度更大，通過這一進(jìn)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(jìn)而可以利用同一裝置，一次性完成氧氣性質(zhì)的演示實驗，以達(dá)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(xué)生在資源再利用這一環(huán)保理念的引導(dǎo)之下，對實驗當(dāng)中的裝置進(jìn)行了更換處理，常規(guī)實驗當(dāng)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(shè)計實驗裝置，實現(xiàn)實驗過程中的固液分離，進(jìn)而節(jié)約藥品，使實驗效果更加顯著。這一裝置改進(jìn)方式，在課堂演示以及學(xué)生實踐操作的過程中都十分適用，應(yīng)用價值明顯提升。

三、 化學(xué)實驗藥品的改進(jìn)

在化學(xué)實驗當(dāng)中，對實驗藥品進(jìn)行改進(jìn)，能夠顯著提升反應(yīng)速率，進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%左右，濃度過高，不僅反應(yīng)劇烈易噴發(fā)，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?jié)舛冗^低，會影響反應(yīng)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(yīng)過程，原有的一次性加入二氧化錳的方式，導(dǎo)致反應(yīng)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(jìn)行改進(jìn)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(dāng)中進(jìn)行滴加，使反應(yīng)發(fā)生。這種滴加的形式，能夠有效控制反應(yīng)速度與藥品用量，生成的氧氣更易收集，且能夠有效節(jié)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(yīng)生成氧氣、錳酸鉀、二氧化錳和水，但這一過程需要進(jìn)行加熱處理，控制難度較大；而上述過氧化氫制備氧氣，優(yōu)化之前的反應(yīng)速度較慢，利用高錳酸鉀的反應(yīng)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(chuàng)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(chuàng)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(dāng)中，便于控制反應(yīng)的進(jìn)行或停止，還能極大地加快氧氣的產(chǎn)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(xué)教學(xué)。

四、 結(jié)束語

綜上所述，以氧氣為例，探究中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)，有利于提升化學(xué)實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。通過相關(guān)分析，對于化學(xué)實驗裝置與藥品的改進(jìn)，屬于常規(guī)的改進(jìn)范疇，在教師演示實驗或?qū)W生實踐操作過程中，能夠直接實現(xiàn)改進(jìn)過程，進(jìn)而通過實踐觀察，提升實驗體驗感受，便于學(xué)生更深入地理解、記憶實驗原理與相關(guān)性質(zhì)等。因此，在新課程標(biāo)準(zhǔn)之下，中學(xué)化學(xué)實驗改進(jìn)要切合教學(xué)實際需求，綜合提升實驗教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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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(xué)院。endprint