陈舒敏
广东省深圳市龙岗中学 ，广东 深圳 518116
【摘要】：初中化学是一门以实验为基础的学科，尤其要加强化学实验的科学性和合理性，使学生在动手实践的过程中对现象的观察更加清晰，对实验结论的认识更加深刻。但教材中的学生实验“氧气的实验室制取与性质”存在实验现象不明显，操作步骤繁琐和药品难以回收等弊端，为此我对该实验进行改进创新。
【关键词】：氧气 改进创新 二氧化锰固体化 一体化
【正文】：
一．教材中的实验：
学生实验“氧气的实验室制取与性质”在初中化学教材九年级上册（人教版）P45。实验要求学生用加热高锰酸钾的方法来制取氧气（如图1），用排水法收集若干瓶氧气来探究木炭和铁丝在氧气中燃烧的现象（如图2）【1】。
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二．教材实验的不足：
1.教材中的实验涉及到固固加热装置，步骤严谨繁琐，尤其要注意实验步骤的先后顺序，学生实验不易成功。
2.在加热高锰酸钾制取氧气时，学生经常会因粗心大意而使试管破裂。加上这是学生第一次走进化学实验室，学生在加热过程中很容易烫伤手。没有反应的高锰酸钾难以回收，加热后粘在试管壁的粉末难以清洗，影响下一个班级的学生实验。做完实验的试管清洗不彻底易在再次加热时破裂，存在比较大的安全隐患。
3.在探究“铁丝在氧气的燃烧”实验中，集气瓶底部要留有少量的水，但学生在收集气体时，往往会忘记这一细节，导致要重新收集气体，浪费资源。
教材实验步骤多，仪器多，药品不利于回收利用，造成浪费且存在危险性。故我对实验进行了以下的改进。
三．实验的改进
教材中的实验分为两部分，先是用加热高锰酸钾的方法来制取氧气，再探究木炭和铁丝在氧气中的燃烧现象。我对该实验进行了两部分的改进：
改进一：用二氧化锰催化过氧化氢的方法来制取氧气且创新地把二氧化锰固化。
实验准备：
1.粉末状二氧化锰和水泥以质量比2:1的比例混合晾干，使之阴干24小时以上，硬化后用小锤敲打成玉米粒大小，用水冲洗掉粉末后晾干备用。 用纱布把块状二氧化锰包好，连接在一支注射器上，把注射器与抽滤瓶连接在一起，即制成一个简易的能控制反应开始与结束的气体发生装置
（如图5）。
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实验步骤：
1.下推活塞，二氧化锰与过氧化氢溶液接触，反应开始，产生大量的气体。
2.用弹簧夹夹住连接抽滤瓶侧支口的橡皮管，因为瓶内气压增大使注射器的活塞
上升，固液分离，反应结束。
改进二：利用水位差的影响，使氧气的制取与收集的实验“一体化”
实验仪器：前述氧气的发生装置，玻璃管（两端带橡胶塞），橡皮管，塑料瓶
（底部开口）， 弹簧夹
实验装置：
1、在抽滤瓶支口处的橡皮管上连接一个三头玻璃管，在三头玻璃下支口处连接一根橡皮管和弹簧夹A。
2、在三头玻璃管右侧支管连接一带弹簧夹B的橡皮管，橡皮管右端再连接一直角玻璃导管
3、直角玻璃导管右端连接在双开口玻璃管底部的橡胶塞左边，再在该橡胶塞
边连接一直角玻璃导管，并在该玻璃导管右侧连接一带弹簧夹C的橡皮管
4、带弹簧夹C的橡皮管连接一直角玻璃导管，直角玻璃管连接到一个底部开
的塑料瓶上。用铁架台把装置固定好，整套装置如图6所示。
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实验步骤：
1.关闭弹簧夹B,打开弹簧夹A,排净抽滤瓶中的空气。
2.关闭弹簧夹A,打开弹簧夹B和C,下推注射器的活塞，反应开始，生成的气体
通过导管把玻璃管中的水排到塑料瓶中。收集好一瓶氧气，当即伸入带火星的木条，木条复燃。验证生成的气体是氧气。
3.关闭弹簧夹B,打开弹簧夹C，在重力的作用下，塑料瓶中的水回流到玻璃管中，
同样的原理收集好下一管氧气，伸入红热的木炭，发出白光，用一支装有澄清石灰水的注射器吸取玻璃管中生成的气体，振荡，发现澄清石灰水变浑浊。
4.同样的原理，在玻璃管中伸入绑在火柴上的铁丝，火星四射，生成黑色固体。
四．实验改进的优点：
对于改进一（用二氧化锰催化过氧化氢的方法来制取氧气且创新地把二氧化锰固体化）的优点：
（1）改进后的实验装置，操作简单，无需加热，节约能源，保证了实验的安全性。 实验时只需要下推活塞就能使反应发生，只需要把弹簧夹AB夹紧，抽滤瓶气压的增大会使注射器的活塞上移，使反应结束，该装置能很好地控制实验的发生和结束。
（2）把粉末状的二氧化锰块状化，能控制反应的发生与停止。块状化的二氧化锰在反应结束后易于分离、洗涤、保存、循环使用，多次实验均无发生催化剂减少现象，实现了节约能源的目的，也符合绿色化学的理念。【3】
(3) 把粉末状的二氧化锰块状化,不仅能实现控制该反应发生与停止的目的，还能让学生更好地理解“分解过氧化氢制氧气反应中二氧化锰的作用”这一章节的知识点。教材中用粉末状二氧化锰制氧气，存在生成气体速率过快，粉末状固体难回收，回收后称重有误差的缺点，不能使学生深刻认识到“催化剂在反应前后质量不变”这一重要性质。可见制备块状化二氧化锰这一改进实验，能实现一劳永逸，一物多用，循环使用的理想结果，符合当代绿色化学的理念
对于改进二（利用水位差的影响，使得氧气的制取与收集的实验“一体化”）的优点：
（1）改进实验原理简单，学生易懂，更好地进行了与物理学科的融合，操作起来也非常简便。只需要控制不同弹簧夹的松与紧，就能实现的氧气的制取和性质检验一体化的效果。
（2）教师在教室演示氧气的化学性质实验时，可直接在课堂边制取边检验，无需提前仓促收集多瓶氧气，极大地方便教师的教学，也保证了实验的成功率。故此装置具有很好的推广意义。
【参考文献】
【1】王晶,郑长龙. 义务教育教科书·化学(九年级上册)[M]2012.
【2】沈刚,魏崇启. MnO2催化过氧化氢分解实验的创新改进[J ]2013.
【3】潘璞峻,向玲. MnO2催化过氧化氢制取氧气实验的改进[J ]2016.