《氧气制取》的实验改进

                 平凉七中     刘振中    该文荣获《第25届全国青少年科技创新省级三等奖》

                                                   该文同时发表于《崆峒教育》2010.5期刊

       

     《氧气的制取实验》是九年制义务教育人教版九年级上册第二单元《课题3制取氧气》中的活动与探究。在实验室里，常采用加热分解高锰酸钾或者加热催化分解氯酸钾的方法制取氧气。通常在上课之前，老师需要找大试管和配套的胶塞，同时要对胶塞打孔和切割适当长度的玻璃管，对玻璃管需三次连接，演示操作比较麻烦。依据当前中学化学演示实验所提倡的简单、综合实际等观点，本文主要从以下几个方面去创新设计：

改进一、催化剂作用效果的课堂演示实验

创新设计方案：在用氯酸钾制取氧气和探究二氧化锰的催化作用的实验中，该反应的反应速率与加热的温度有关，因此，只要控制加热的温度，就能控制反应的快慢。我们可采用图1所示的装置，形成管中套管的模式，同时加热，大小试管受热温度不同，就可以产生不同的效果。

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。

改进后的优点：

1.实验结论更具有说服力，突破MnO2作为催化剂这一知识难点。

2.缩短了课堂演示实验的时间，增大了课堂容量。

3.实验现象更明显，实验教学效果更直观，省时、安全。

4.在教学设计上可以将同一物质的不同性质简化在一个装置中完成，避免重复。

改进二、高锰酸钾制取氧气的学生探究实验

创新设计方案：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(图2所示)；棉花放在具支试管的支管的前面。

改进后的优点：

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改进前的繁杂操作，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；

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遗忘的知识难点；

5.体现了学生实验的创新意识，启发了学生的发散思维，使学生通过对比分析，进而对两种实验装置的优缺点进行评价。

说明：具支试管也可用于过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气的学生实验(图3所示) 。