学生实验

摘 要：在初中阶段，学生在理、化、生实验室做分组实验的机会并不是太多，在化学实验室做的高锰酸钾制氧气的实验，就属于其中的经典实验之一。但学生们每每谈起，长久留在他们脑海中的却是：脏乱差的环境、声嘶力竭的老师、一不小心就开裂的试管以及变褐色的手部皮肤……那么该如何进行管理，从根本上扭转这样的局面呢？笔者分别从控水、控药、试管处理、废物处理以及回收利用等多角度出发，解决了以上一系列问题，让师生在干净整洁的环境中顺利完成了实验，亲身体验到了手脑并用快乐学习的过程。

关键词：氧气制取；实验；管理

初中科学八年级下册第三章，有一个学生分组实验：高锰酸钾制氧气，这个学生分组实验无论是相关知识的落实还是实验操作要求，在初中化学学习过程中都是非常重要的。至于该实验在初中科学中的地位，大家看下这几年的高中招生科学实验操作考查中出现的概率，就会明白了。2003～2018这16年中，有六年考到这个实验（分别是2003，2006，2008，2012，2016，2018年），由此可见这个学生实验的重要性。

这个实验是八年级必做的学生实验，也是九年级实验考查时必须训练的实验之一。所以实验的练习量非常大。但该实验有个很大的问题，就是特别容易弄脏仪器设备甚至场地，造成污渍遍地，环境被严重污染（见下图1～3）。

若按照常规方法来做，想要干净清爽地结束实验，几乎是不可能完成的任务。而如果前一个班级留下个脏乱差的场地，后一个班级就会处在更加无序的状态。造成实验课的秩序欠佳，操作不规范，环境脏乱差，师生情绪很差，那么药品消耗大、器材损坏多等等过程中关于学校管理的问题便接踵而至。

常规过程如下：

（1） 检验装置的气密性

（2） 装药（7克高锰酸钾，塞棉花）

（3） 固定（管口略向下）

（4） 加热（先来回移动再固定加热）

（5） 收集（预备：集气瓶先装满水倒置）

（6） 熄灭（先移出导管再熄灭酒精灯）

（7） 完成性质实验

（8） 清洗器材并整理归位

（简称：查装定点收移熄做整）

现笔者对该实验的管理进行了思考，作了以下5点改进。通过这些改进，较好地解决了本实验中的保洁问题，以及药品消耗高和器材流转缺口大等问题。详情如下：

一、 用水的控制

首先，关闭学生实验桌边全部的水龙头。这个举措可以很好地控制用水。常规实验时，实验桌旁有水龙头，水任凭学生自由使用，他们会去换水、洗毛巾、洗试管等等，使得在倾倒液体后的容器壁上残留水分，毛巾上带着水分，试管带着水分等等，都会流到桌面上、地上。又由于这个实验要用到高锰酸钾，此药品是一种紫色晶体，呈粉末状。在学生取用时，稍一不慎就会洒在桌面上。

但是哪怕掉到桌面上，如芥菜子那么一点点，碰到这些水滴，后果就不堪设想（桌面、地面上会像翻倒了紫色大染缸一样，包括手指变色也是这个原因）。所以这个实验只要一点点水，一点点高锰酸钾粉末就会造成很大的麻烦，严重污染实验环境。

改进方案：学生实验桌关闭水龙头后，收集气体需要在水槽里装一部分的水。这部分水哪里来呢？可以事先让实验老师在每个水槽里装水（在讲台旁留一个可以出水的水龙头，再拿一个大塑料桶，当蓄水池用，（见图4）。用勺子舀水到学生的塑料水槽里，使他们水槽里有够用的水，水尽量不洒出来。

实践证明这个是可以做到的。万一有水分洒到地面上，可以用旧报纸或者餐巾纸之类的马上擦干地面。关于够用的水量到底是多少呢？就是水量不多不少，既要保证集气瓶装水的时候，水不至于太少而装不满，也要保证当排水法集满气体时，倒置的集气瓶没有漂起来的可能为最佳，一般来说水量约为容积的1/2左右即可。水槽里的水重复利用，除非被严重污染才需要更换。

其次就是对集气瓶与毛玻璃的处理，集气瓶集满气体移出水槽前尽量掂一掂水分再拿出来，完成性质实验后，再将集气瓶与毛玻璃放进水槽里面。（见图5）

最后就是导管移出水面的改进，导管移出水面前，同样指导学生尽量掂一掂导管，沥干水分后再将导管的弯头勾在水槽侧壁上，或者铁架台的铁夹上（见图5）。

常规操作时，学生一般会将集气瓶毛玻璃和导管末端置于桌面上，而这么操作的话，水分会被较多地带出水槽而弄湿桌面。通过这三个小改动来控制水分，尽可能地保证了桌面的干燥。控水就基本成功，而保洁也就成功了一大半。

二、 药品的控制

用药匙取用高锰酸钾时总是很容易洒出来，如果能控制药品不洒出来，哪怕桌面上有水珠，问题也不大。那么如何控制药品不洒出来呢？一方面训练学生的操作能力，但這个能力一时半会是训练不出来的。另一方面尽可能采用瓶口大的试剂瓶分装药品，这样可以给学生带来便利，容易操作。

还有一种更大胆的设想，但暂时还未完成这个设计，就是设计制作一个容器，可以自如控制需要的药品量又能保证100%不洒出来，现在想寻找有没有这样的替代品，尽量废物利用。这样就从根本上解决了问题。另外，要在实验桌上放若干个容器用于存放药匙、镊子等等，因为药匙、镊子很容易将高锰酸钾粉末带到桌面上而污染操作台。

三、 试管的处理

这个实验需要加热试管中的固体，所以使用的试管必须是干燥的。学生一旦将用过的试管进行清洗就潮湿了，就不能继续使用。而且这批试管学生既洗不干净又会严重污染环境。因为这个实验的试管，哪怕是用专门的试剂也洗不太干净。

因此学生是不用洗试管的，每个学生都要用干燥的试管，如果有1000个学生，全部顺顺利利完成实验，一只也不破裂也要1000支试管，事实上很多时候由于各种原因试管会破裂，尤其难以避免实验结束时，学生将还热着的试管从铁架台上取下来的时候一不小心就碰到水（可能手上有水，桌上有水），然后就悲剧了。所以用平常的办法做两遍该实验，一不小心就需要耗去1500支试管，而且那些没有破的试管基本上也是报废了的，它们很难再被清洗干净，哪怕是用草酸清洗，试管壁也会变得模糊不清，如果拿这些试管做其他化学实验就造成看不清实验现象的后果。

一支试管算他2块钱，这个实验就要3000块钱的费用，如果是九年级学生进行中考训练，练习不止一遍，消耗量就更加大了。笔者经过仔细的思考琢磨，做了改进，经过这个改进后，基本上500～600支就可以维持1000个九年级学生实验中考时训练两遍，节约60%成本。那么是怎么做的呢？

就一个措施，简单地说就十二个字：装置不拆，试管不洗，重复利用。意思是说：一个班级做完实验后，试管不要处理，仍旧留在铁架台上，由下一个班级的同学来完成倾倒废物的工作，这样可以让试管有冷却的时间，基本避免了试管破裂的同时，也给下个班级作了装置的示范，效果非常好。

下一个班级将这支试管倒尽废物后，不洗，继续使用。（如果继续使用，倘若每一节都有实验课的话，在检查装置的气密性上可能会有点问题，试管可能还是偏热，通过手捂法无法观察到气泡冒出，不过，也可以通过观察水的倒吸，来检验气密性。若不是每节都有实验课就没有这个问题。）试管可以在4～6个班级使用后，统一更换一批干净试管。换下来的试管由实验教师适当清洗，用烘干箱烘干，给后续班级继续使用。

四、 废物的处理

本实验有三种废弃物：药品，火柴梗及餐巾纸，实验室要在每张实验桌上准备两个废物缸（贴标签区分），一个是丢废弃药品和棉花，还有一个就是丢火柴梗。为什么要特别增加一个专门丢火柴梗的废物缸呢？

首先是安全的需要，在每年的实验过程中都有这样的例子，学生把带火星的火柴梗丢入废物缸后，直接把废弃药品和棉花给点着了，然后没有反应完的高锰酸钾继续反应放出氧气，加剧了燃烧，结果就很悲剧……

其次废弃的药品我们还要回收利用。

最后就是餐巾纸问题，本实验不用抹布改用餐巾纸，餐巾纸可由实验室提供，也可让学生自带，学生离开实验室时丢入过道边纸篓。

为什么不能用抹布呢？说明如下：抹布是湿的，桌面难免会有高锰酸钾粉末，本来干燥的粉末，抹掉可以不留污渍，如果湿抹布一擦，刚好让水与高锰酸钾颗粒碰在一起，越擦越脏，擦到哪里就污染到哪里，所以本实验采用餐巾纸取代湿抹布，很好地解决了这个二次污染问题。

五、 环境保洁与回收处理

实验结束后，不管措施如何完美，没做到位的学生肯定还是会有，所以有些污渍也在所难免，比如桌面、容器、地面、水池、水槽等等都会被高锰酸钾污染而变得黄黄的。那么该如何处理这些污渍呢？要解决这个问题，需要用到一种溶液，那就是草酸溶液。用它擦拭或者浸泡容器、场地等等，一段时间后，就能够去除这些污渍。最后用这桶草酸溶液来拖地，这样就能把实验教室的地面也彻底清洁了。

这个实验有两种资源可以回收利用，一种是废弃药品，里面有未反应完的高锰酸钾，实验教师可以将之装瓶，留在实验室里。一方面可以利用里面的高锰酸钾来制备氧气。另一方面随意丢弃高锰酸钾也是违反有关条例的。因为它是国家严格管理的危化品之一。另一种是试管，等全部學生做完实验后，用过而未破裂的试管，虽然不能再用在其他实验上，但下次氧气实验时还是可以用的，所以可以将它用草酸清洗，沥干水分后保存。

笔者经过几年的实践证明，本办法高效环保地解决了制取氧气实验中的污染问题、药品消耗高和器材流转缺口大等问题。可谓经济环保一举多得之法。愿与各位同行分享，推而广之。

参考文献：

[1]梁光凤.浅谈初中化学实验教学[J].中华少年，2018（9）.

[2]黑晓霞，吴晓红，陈有鑫.初中化学“基础实验”教学中渗透实验安全意识的策略[J].现代中小学教育，2017（3）.

[3]谢广娟.初中化学实验教学中引导学生探究性学习的策略[J].现代交际，2016（17）.

作者简介：

唐碧清，浙江省杭州市，浙江杭州郁达夫中学。