氧气制取实验素材的挖掘与创新

刘振中

（平凉市第七中学 甘肃 平凉 744000）

化学是以一门以实验为基础的学科。挖掘和创新实验情景素材是优化实验教学的有效“催化剂”。初中化学教科书中的化学实验素材即教材中重要的实验情景要素。本文以教材中“氧气制取实验”为例，进行对实验素材的合理挖掘和科学创新，优化实验教学探究，达到实验情景素材与化学教学有效结合，提高教学质量。

一、高锰酸钾制取氧气实验素材的挖掘与创新

1．素材挖掘

高锰酸钾制取氧气的实验是人教版九年级化学新教材化学实验素材中教师课堂要演示的实验（教材第37 页）， 也是学生8 个分组实验探究活动之一 （教材第45 页，如图1）。但在学生分组实验时存在很多问题：第一，实验准备工作量较大，需要教师提前准备大试管、拉制玻璃弯管，对配制橡胶塞进行打孔。第二，实验操作中仪器连接的接口较多，特别是玻璃管与橡胶塞封口处有时还需蜡封，操作麻烦，占用时间较长。第三，学生在实验操作中往往不注重棉花的具体位置，要么堵塞导管、要么太靠中间，甚至遗忘放棉花。

2．素材创新

用具支试管代替大试管；用现成的“V”型玻璃弯管代替自制的圆角玻璃弯管；直接用橡胶管连接具支试管的支管和“V”型玻璃弯管；棉花放在具支试管的支管的前面（如图2 所示）。

3．创新优势

图1

图2

（1） 胶塞不需打孔，减轻了老师在准备学生实验时大量的对塞子打孔和玻璃导管切割及对玻璃弯管的拉制的实验工作量。

（2） 简化了学生用乳胶管连接两个玻璃弯管、玻璃管与橡胶塞连接的繁杂操作，同时安全，避免了玻璃仪器的损坏。

（3）实验中将三处连接改为两处连接，降低了装置可能漏气的环节，提高了装置的气密性，节省了实验操作时间。

（4）强调棉花的放置位置，体现了棉花的作用，突出了本实验中学生最容易出错或遗忘的知识难点。

二、氯酸钾制取氧气实验素材的挖掘与创新

1．素材挖掘

人教版九年级化学新教材上册第39 页提到：实验室还可以通过加热混有二氧化锰的氯酸钾固体制取氧气，二氧化锰在反应中也是催化剂，却淡化了实验装置及其操作。大多数教师在教学中往往是将二氧化锰与氯酸钾按一定比例混合加热进行演示实验，以突破实验原理，激发学生的兴趣。但存在的问题是不能有效地突破二氧化锰的催化作用和加热温度高低对实验效果的影响。如果开展独立对比实验，操作比较麻烦，且受实验时间的影响，拉开了实验的可比性。

2．素材创新

实验室里用氯酸钾制取氧气和探究二氧化锰催化作用的实验中，反应的速率往往与加热的温度有关。因此， 只要控制加热的温度，就能控制反应的快慢。我们可采用“管中套管”的装置模式（如图3 所示），进行同时加热。由于大小试管受热温度不同，就会产生不同的实验效果。

图3

在具支试管内装入氯酸钾，在小试管中装入等量的氯酸钾和二氧化锰混合物。经加热，将a、b 处产生的气体分别通过橡胶管通入水槽中，观察水槽中气泡冒出的快慢。本应a 处产生的气体要比b 处产生的速度要快，但由于小试管中加入了催化剂，反而b 处产生气体的速度快。就可以得出间接受热的氯酸钾和二氧化锰的混合物反应速率比直接受热的氯酸钾分解速率反而会更快，从而得出二氧化锰具有催化作用。

3．创新优势

（1）缩短了课堂演示实验时间，增大了课堂容量，提升了课堂教学效果。

（2）实验结论更具有说服力，突破该反应中二氧化锰催化作用的知识难点。

（3）实验现象明显，易于比较，教学效果更直观，提高了学生的探究兴趣。

（4）在教学设计上将同一物质的不同性质简化在一个装置中完成，避免重复，既简化了实验操作，又使实验对比性更强。

实践证明，在化学实验教学中，教师要善于利用和完善教材中的实验素材， 合理挖掘教材隐藏素材，重视创新实验情景教学，使课本知识鲜活生动，让知识在更好的情景中被学生重新建构并获得意义。这样既突出化学学科教学的明显特征，又营造了化学思维和化学创新的良好氛围。对于激发学生学习兴趣，降低知识建构难度，培养学生的探究能力大有裨益。

［1］姜远桓，梁新民，李细华．具支试管的妙用［J］．实验教学与仪器，2010，（09）

［2］景泽强．初中化学实验教学指导书［M］．北京：教育科学出版社，2010