黎宙 汤韬 黄晏萍

【摘要】本文通过十五位初三化学教师参加的实验操作比赛中出现的问题进行探讨，并结合比赛选手的表现提出一些今后教学的建议，以提高这个实验的教学效果。

【关键词】教师;实验操作比赛;问题;探讨

2020年底，有幸成为初三化学教师实验操作比赛的评委，评比的内容是《测定空气里氧气的含量》，要求比赛教师用说课等形式在12分钟内一边做实验一边分析实验，得出空气里氧气含量的结论。参加比赛的选手大部分是青年教师，也有经验丰富的中年教师。仪器药品由比赛地点学校提供，参赛选手抽签确定比赛序号后，按序号提前组装仪器，然后进行比赛。对于初三化学教师来说，《测定空气里氧气的含量》是比较简单的实验，参赛老师己经进行了相关内容的教学设计比赛，有心理准备，应该说是一次比较轻松的比赛。但比赛的结果却让人大跌眼镜，实验的成功率不到30%，大部分的选手没有做到集气瓶内水面上升到约1/5处，无法通过现象得出氧气占空气体积的1/5的结论。经粗略统计：成功实验约3至4人，水面上升超过1/5的约1人，有2位老师因为紧张忘记关闭弹簧夹造成失败，另有1位老师因把时间浪费在如何把集气瓶水面上的空间进行五等分导致没有时间做实验外，另有7人的实验水面上升远远少于1/5，或者说几乎没有水流进烧杯。实验失败的原因是什么呢？这个问题引起了我的极大兴趣，作为初三化学的任课教师，因为紧张少数人出现失误是可以理解的，但大面积的实验失败肯定是存在问题的。我认真观察选手们的实验操作和归还的实验装置与药品，并与选手简单交流，检查使用过的仪器装置的气密性，发现几个问题值得探讨，下面逐一进行叙述。

一、水面上升距离1/5还有较大差距的问题

1.根据教辅资料和多年经验，《测定空气里氧气的含量》有许多影响因素，如：导管中还滞留有水、集气瓶中的氧气没有完全消耗、点燃的红磷伸入集气瓶时造成气体膨胀逸出，这些因素在本实验中互相制约，互相抵消影响后水面能上升到约为1/5处。因此，按课本的要求进行实验，只要不出现诸如：红磷量不足、装置漏气、集气瓶未冷却到室温就打开弹簧夹等错误操作，水面上升约占空气体积的1/5是没有问题的。较多的选手出现水面上升离1/5还有较大差距，这是什么原因呢？通过观察选手们的操作，红磷的量都取得非常多，一般都是盖满燃烧匙，实验结束后红磷还有大量剩余，因此，红磷的用量不是失败的原因。集气瓶未冷却到室温就打开弹簧夹这一现象确实出现在少数选手身上，因为时间只有12分钟，做实验前铺垫过多，就会造成时间紧张，听到结束提示音后，提前打开弹簧夹，导致流入的水过少，但后续没有观察到烧杯中的水继续流入集气瓶这一现象。归根到底实验失败的主要原因还是气密性不好，造成红磷燃烧后空气进入瓶内，使瓶内压强接近大气压，烧杯中的水不能流入集气瓶。比赛前选手要准备仪器装置，应该会预先检查气密性，那么问题究竟出在哪里？我把比赛过程中观察到的一些较为反常的现象联系起来分析：

反常现象1：一位男选手在橡皮塞和导管、燃烧匙的连接处用湿纸巾包住，解释说是防止装置漏气，从教几十年，第一次见到这样的操作，以为是橡胶塞上的孔太大，玻璃管和橡胶塞之间有松动，造成气密性不好。

反常现象2：比赛期间天气严寒，气温100C以下。比赛的选手介绍说，由于天气比较寒冷，手比较凉，须用热毛巾来做气密性检查。根据我的经验，冬天做气密性检查用手捂集气瓶的效果是非常明显的。用热毛巾捂和用酒精灯微热是在夏天气温高的时候的做法，因为手表面的温度与空气的温度相差不大。用热毛巾捂，能使气体迅速膨胀而产生气泡，对于轻微漏气是检测不出来的。后面陆陆续续还有六七位选手这样操作，但气密性检查还是不理想，有两三位选手甚至没做气密性检查，这是出现问题的节奏啊。

反常现象3：选手做过实验的橡胶塞上与集气瓶口接触的地方都有损坏，是一条深深的划痕，并出现少量橡皮脱落现象。我们知道，集气瓶口里面是光滑的，便于与橡胶塞紧密贴合，光滑面是不可能造成橡胶塞损坏的。

根据以上三种反常现象，可以得出实验失败的原因就是气密性不好造成的。气密性不好的原因是集气瓶的质量问题造成的，集气瓶口有向内突出的边锋造成瓶塞损坏而漏气。比赛地点学校提供的仪器中，300mL的集气瓶有两种，大部分是新的集气瓶，瓶口处有向内突出的边锋，用手摸能够明显感觉得到。选手们做过实验后橡皮塞都出现了表皮损坏，就是瓶口突出的边锋造成的;另一种是旧集气瓶，发现不多，其中一个是比赛选手从外校带来。旧集气瓶瓶口内表面光滑平整，用过的橡胶塞表面没有损坏，检查气密性时没有使用热毛巾，并且有非常明显的气泡。橡胶塞都是9号塞，稍大一点，使用时只有少量橡胶塞能塞进集气瓶，大部分橡胶塞暴露在瓶外，当时选手们做实验时，把燃烧匙伸入集气瓶中时都是用力向下压，因为准备阶段橡胶塞就被新集气瓶口内突出的边锋损坏，向下压没有让橡胶塞与突出的边锋嵌合紧密，导致漏气。

因此，教师平时演示红磷燃烧测量空气中氧气含量的实验要注意以下几点：

1.导管和燃烧匙与橡胶塞之间如果松动确实会出现漏气现象，解决方法是涂抹凡士林进行密封，在橡胶塞上包湿纸巾的操作不适合科学实验，只能当作应急处理。

2.橡胶塞与集气瓶之间出现漏气是因为嵌合不好，注意要找瓶口標准的集气瓶，橡胶塞不要使用老化的橡胶塞，刚塞进集气瓶时要旋紧，防止气体受热膨胀使橡胶塞弹出。

3.大多数选手把燃烧匙伸入集气瓶时都用力压橡胶塞，实际上橡胶塞伸入集气瓶后最好是旋紧，能更好的防止气体膨胀时造成瓶塞松脱漏气。包括橡胶塞塞入试管制取氧气的实验，塞入橡胶塞后也是旋紧，而不是压紧。曾经到一些学校调研，许多学生用试管装药品后拼命压橡胶塞而不是采用旋紧的方法，真担心压裂试管口，造成手部受伤。

二、水面上升超过1/5的问题

最后一位选手没有使用比赛地点学校提供的实验仪器，用自带的仪器装置做红磷燃烧测量空气中氧气含量的实验，检查气密性和操作都非常顺利，并且还预先在导管中充满水，防止水滞留在导管中。但打开弹簧夹却发现水面上升超过1/5，约为1.5/5，比赛选手还分析了超过1/5的原因是：①燃烧匙伸入集气瓶时弹簧夹未夹紧橡胶管，造成气体通过橡胶管逸出，②燃烧匙伸入集气瓶过慢，造成瓶内空气逸出，因此有较多的水流进集气瓶。但比赛选手的导管预先充满水并夹紧弹簧夹，还把导管口浸入水中，未发现有气泡逸出;比赛选手操作实验还是比较迅速的，伸入速度慢也不是主要原因，哪么，原因是什么？