“石灰石的利用”教學(xué)設(shè)計探究

時 穎 李德前

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容選自上海教育出版社出版的九年級義務(wù)教育課程標準實驗教科書《化學(xué)》(上冊)。

一、教學(xué)思路

為了提高學(xué)習(xí)效率，在45分鐘內(nèi)順利完成3種物質(zhì)近20個知識點的教學(xué)任務(wù)，筆者在多媒體輔助下主要采用講授法，但要確?！爸v解簡明扼要、描述生動形象、設(shè)疑恰到好處”。為了使教學(xué)過程條理分明，知識簡潔有序，將教學(xué)內(nèi)容調(diào)整為石灰石、生石灰、熟石灰三部分，并按照CaCO3→CaO→Ca(OH)2的邏輯順序，圍繞每種物質(zhì)的性質(zhì)、用途展開教學(xué)。教學(xué)中，筆者注重利用身邊的實例(如寶成鐵路109隧道火災(zāi)改線、食品自熱劑、紙包干燥劑、化學(xué)破碎劑等)作為教學(xué)素材，使學(xué)生感到化學(xué)就在身邊，學(xué)習(xí)化學(xué)有趣、有用。為了培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義思想，同時減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負擔(dān)，筆者注重向?qū)W生滲透“性質(zhì)決定用途”的學(xué)習(xí)觀念。為了培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?，筆者安排了灼燒石灰石、生石灰溶于水、熟石灰顯堿性、石灰水變渾、制作三合土等一系列實驗。筆者還注意介紹我國古代勞動人民燒石灰、李冰修建都江堰、張九齡開鑿梅嶺古道、于謙儉樸清廉等史實，以激發(fā)學(xué)生的愛國主義情感。

化學(xué)史上描述化學(xué)反應(yīng)的詩很少，但于謙的《石灰吟》卻是一首別具一格的化學(xué)詩，作者托物言志，借助石灰石開采、石灰石分解、生石灰熟化、熟石灰硬化這4個連續(xù)的變化，表達自己不怕犧牲和堅守清白的品質(zhì)。于是在新課結(jié)束之時，筆者引導(dǎo)學(xué)生探究《石灰吟》中的化學(xué)知識和人文思想，既水到渠成地總結(jié)了本節(jié)課的主要內(nèi)容，又陶冶了學(xué)生的情操，從而完美地體現(xiàn)了科學(xué)與人文的統(tǒng)一。

二、教學(xué)目標

1.知道石灰石是重要的礦物資源

2.了解石灰石、生石灰、熟石灰的主要性質(zhì)和重要用途，熟悉CaCO3，CaO和Ca(OH)2之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系

3.初步學(xué)會碳酸鹽的檢驗方法

4.認識“性質(zhì)決定用途”的辯證關(guān)系

5.培養(yǎng)愛國主義情感和正直向上的人品

6.激發(fā)問題意識和學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣

三、教學(xué)過程

師：2008年汶川大地震時，正通過寶成鐵路109號隧道的一列運送燃油的火車脫軌并燃起大火，救援人員歷時兩天終將大火撲滅(適時投影相關(guān)圖片)；但是“火燒水激”嚴重破壞了原本堅固的隧道，這段鐵路只好重新選線。為什么“火燒水激”會破壞石灰?guī)r呢？要搞清這一問題，我們就要研究石灰石。

師：首先，我們研究石灰石的性質(zhì)和用途。

1.石灰石

師：石頭有多種，富含CaCO3的石頭屬于石灰?guī)r。我國石灰?guī)r資源豐富，像石灰石、大理石、漢白玉、白堊等都屬于石灰?guī)r，它們分布廣泛。

生：展示生活中富含CaCO3的幾種物質(zhì)，如貝殼、珍珠、雞蛋殼、水垢等(要提前布置學(xué)生收集，以便課堂上展示)。

師：石灰石有哪些重要的性質(zhì)呢？

(1)性質(zhì)

教師演示實驗：敲打石灰石，不易破碎；將一小塊石灰石投入水中，一點不溶。

生：上述實驗說明，石灰石堅硬、不溶于水。

學(xué)生分組實驗：在酒精噴燈上灼燒一小塊片狀石灰石，待冷卻后輕輕敲打，石灰石就碎了。

師：想一想，圓明園中大量的漢白玉建筑為什么會被大火燒毀？

生：CaCO3分解，變成了疏松的生石灰。

師：由金屬離子和碳酸根離子組成的物質(zhì)屬于碳酸鹽。

生：回憶實驗室用石灰石與鹽酸反應(yīng)制取CO2的實驗。

師：其他碳酸鹽是否也能發(fā)生類似的化學(xué)反應(yīng)呢？

學(xué)生分組實驗：在純堿、碳酸氫銨、銅綠中分別加入稀鹽酸，然后將產(chǎn)生的氣體通入石灰水，石灰水變渾濁。

[師生總結(jié)]碳酸鹽都能與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CO2。

師：所以，檢驗碳酸鹽常用稀鹽酸和澄清石灰水。

師：地質(zhì)工作者在野外考察時，為什么隨身攜帶一小瓶稀鹽酸？

生：用來對發(fā)現(xiàn)的巖石進行初步的檢驗和分類。

師：物質(zhì)的性質(zhì)決定其用途。根據(jù)石灰石的性質(zhì)，我們能推出石灰石具有哪些用途？

(2)用途

師：石灰石堅硬、不溶于水，且分布廣泛，這些決定了它具有什么用途？

生：直接用作建筑材料。

師：埃及的金字塔、希臘的古城堡、印度的泰姬陵、中國的圓明園等宏偉建筑，都使用了大量精美的石灰?guī)r(適時投影相關(guān)圖片)。

師：根據(jù)CaCO3高溫下能分解成CaO的性質(zhì)，說明石灰石具有何種用途？

生：燒制生石灰。

師：我國在公元前7世紀就開始使用石灰，像城墻、廟宇、房屋、古長城的修筑等，都使用了生石灰。近年來，一些石灰廠由于生產(chǎn)設(shè)備簡陋，又無任何污染防治設(shè)施，生產(chǎn)過程中煙霧、粉塵、噪音等，嚴重污染了周圍環(huán)境。為了保護環(huán)境，必須全面淘汰土立窯石灰生產(chǎn)線，開辦環(huán)保型機械立窯的石灰企業(yè)。

生：匯報家庭周邊石灰廠的污染情況。

師：在玻璃、水泥行業(yè)需要大量的石灰石做原料；煉鐵廠也需要石灰石來造渣。

生：觀看煉鐵高爐模型(了解石灰石在其中的用途)。

師：牙膏廠常用輕質(zhì)碳酸鈣作牙膏摩擦劑，這是為什么呢？

[師生探討]輕質(zhì)碳酸鈣顆粒細、密度小，不會損傷琺瑯質(zhì)；不溶于水，可以長時間作用于牙齒表面。因而，輕質(zhì)碳酸鈣具有優(yōu)良的潔齒能力。

2.生石灰

師：生石灰有哪些性質(zhì)和用途呢？

師：展示剛才制得的生石灰樣品。

(1)性質(zhì)

學(xué)生分組實驗：將生石灰放入水中，試管會發(fā)燙；靜置后，取上層清液吹氣，溶液變渾。

[師生總結(jié)]生石灰遇水變?yōu)槭焓遥瑫r放出大量的熱。

師：“火燒水激”為什么會破壞石灰?guī)r？

生：石灰石高溫酥裂，遇水后又變?yōu)榉勰?，石灰?guī)r因此“粉身碎骨”。

師：在沒有火藥的古代，開山修路多采用“火燒水激”的方法，就是利用石灰?guī)r受熱酥裂、遇水粉碎的原理。當(dāng)年，蜀郡守李冰修建都江堰、唐宰相張九齡開鑿梅嶺古道都利用了這一技術(shù)(適時投影相關(guān)圖片)。

師生一起觀看林則徐虎門銷煙的視頻片段。

師：林則徐曾使用“煙土拌桐油焚毀法”銷毀鴉片，但膏余卻會滲入地中，吸毒者掘地取土，仍得十之二三。于是林則徐又想出了“海水石灰浸化法”，就是把煙土倒入海水泡浸半日，再投入生石灰，生石灰遇水便沸，煙土快速溶解，待退潮時再把池水放入海洋，從而徹底銷毀煙土。

師：石頭燒成石灰后，用途更廣泛。

(2)用途

師：生石灰易吸水，吸水時能放出大量熱，這些性質(zhì)決定了它具有怎樣的用途？

生：做干燥劑、發(fā)熱劑。

師：展示生石灰干燥劑(裝在多孔的紙袋內(nèi))、單兵自熱食品(包裝盒的夾層里裝有生石灰)。

師：生石灰吸水膨脹產(chǎn)生的破壞力能使鋼筋混凝土破裂，這一特性決定了生石灰具有何種用途？

生：生石灰可作化學(xué)破碎劑，用于拆除危舊樓房。

3.熟石灰

師：下面我們研究熟石灰的性質(zhì)和用途。

師：展示剛才得到的熟石灰樣品。

(1)性質(zhì)

師：熟石灰是微溶于水的白色粉末。

學(xué)生分組實驗：向潮濕的熟石灰中滴加酚酞試液，出現(xiàn)紅色。

[師生總結(jié)]熟石灰顯堿性。

師：石灰水要密封保存，建筑工地上配制的石灰乳要及時用完，這是為什么呢？

生：熟石灰易與空氣中的CO2反應(yīng)，生成CaCO3。

(2)用途

師：熟石灰遇CO2能逐漸變?yōu)閳杂驳腃aCO3，這一性質(zhì)說明它有何用途？

生：熟石灰可用于砌磚、抹墻、鋪路。

學(xué)生分組實驗：用小錘擊打幾份三合土試樣(分別在2天前、5天前、8天前用熟石灰、黏土和細砂調(diào)配成)，感覺其強度，說明配制時間較長的三合土更堅硬。

師：熟石灰顯堿性，價格低廉，這些決定了它具有什么用途？

生：可用來治理酸性污染。

師：澄清石灰水遇CO2會出現(xiàn)明顯的渾濁，這一性質(zhì)決定了它具有什么用途？

生：檢驗CO2氣體。

師：熟石灰的強堿性能使蛋白質(zhì)變性，這決定了它具有何種用途？

生：用來消毒殺菌。

師：醫(yī)院、疫區(qū)、災(zāi)區(qū)常撒生石灰，因為生石灰遇水變?yōu)槭焓液缶湍芟練⒕?；冬天來臨，人們也常在樹干上涂抹石灰乳，這既可以殺菌，還能防止樹木凍傷。

[師生總結(jié)]“三石”的性質(zhì)和用途，同時適時呈現(xiàn)如下投影(見表1)：

表1

師：同學(xué)們在語文課上已經(jīng)學(xué)習(xí)了明代民族英雄于謙在12歲時寫的化學(xué)詩《石灰吟》，下面我們就來探究這首詩的化學(xué)內(nèi)涵，同時欣賞作者如何托物言志、借物喻人。

師生共同朗讀《石灰吟》：千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑，粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間。

生：討論《石灰吟》中蘊含的化學(xué)知識和人文思想。

[師生總結(jié)]首句“千錘萬鑿出深山”，道出了石灰石的來源，也說明石灰石堅硬，開采起來很不容易。第二句“烈火焚燒若等閑”，指的是石灰石煅燒分解，而“若等閑”3個字則象征仁人志士無論面臨怎樣的嚴峻考驗都視若等閑。第三句“粉身碎骨渾不怕”，形象地寫出生石灰遇水熟化變?yōu)榉勰?熟石灰)，而“渾不怕”3個字則深寓不怕犧牲的精神。最后一句“要留清白在人間”，描述了熟石灰在空氣中(吸收CO2)逐漸變?yōu)闈嵃住杂驳腃aCO3，同時表達作者要永遠清白做人的高尚情操。

師：布置作業(yè)。(1)完成課后習(xí)題；(2)寫一篇100字左右的《石灰自述》。

四、板書設(shè)計

在探究《石灰吟》中的化學(xué)思想時，教師適時完成本節(jié)課的粉筆板書(如圖1所示)：

圖1

上述板書結(jié)構(gòu)新穎，整體像一座山峰，千錘萬鑿的物理方法得來深山的石頭，三角形的石頭又包含了“鈣三角”中的化學(xué)轉(zhuǎn)化，環(huán)繞的文字則是于謙的明志詩《石灰吟》，科學(xué)與人文在此巧妙融合。

[1]周天澤.關(guān)于化學(xué)的詩《石灰吟》[J].化學(xué)教育,2003(7/8):87-88.

[2]王國崢.淺析古詩《石灰吟》中的化學(xué)知識及人文教育[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2010(6):26-25.

[3]李德前.例談初中化學(xué)教學(xué)的板書設(shè)計[J].化學(xué)教學(xué),2012(3):22-25.