碳酸鈣受熱分解實(shí)驗(yàn)改進(jìn)*

蒲翠滿 潘國(guó)榮

碳酸鈣受熱分解實(shí)驗(yàn)改進(jìn)*

蒲翠滿 潘國(guó)榮

碳酸鈣是我們身邊常見(jiàn)的一種重要物質(zhì)，在自然界中分布很廣，石灰石、大理石、白堊、貝殼、珍珠、蛋殼等的主要成分是碳酸鈣，鍋爐、水壺中水垢的主要成分也是碳酸鈣。碳酸鈣比較穩(wěn)定，使其受熱分解的溫度大約是900 ℃左右［1］。有的初中化學(xué)教科書［2-4］在介紹碳酸鈣受熱分解時(shí)沒(méi)有設(shè)計(jì)課堂實(shí)驗(yàn)，有的教科書也只是設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)［5］，有的教科書［6］的實(shí)驗(yàn)比較完整。按照教科書和有的教師使用酒精噴燈加熱的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在課堂上占用時(shí)間比較長(zhǎng)經(jīng)常難以完成。因此我們對(duì)碳酸鈣加熱方法進(jìn)行了改進(jìn)，效果比較好。

一、教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

用坩堝鉗夾住一小塊石灰石（或貝殼），放在酒精燈火焰上灼燒，觀察發(fā)生的現(xiàn)象［5］。

實(shí)驗(yàn)1：用坩堝鉗夾住一小塊大理石（或石灰石、雞蛋殼等），在酒精噴燈或煤氣燈火焰上灼燒幾分鐘后，放在石棉網(wǎng)上冷卻。觀察大理石（或石灰石、雞蛋殼等）灼燒后是否容易捏碎、敲碎［6］。

二、教科書實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足

使用一般酒精燈加熱石灰石（或貝殼），火力不足時(shí)，時(shí)間很長(zhǎng)，效果也不好。

在課堂上使用酒精噴燈，操作比較麻煩，室溫低時(shí)需要預(yù)熱幾次才能成功點(diǎn)燃。而且酒精噴燈噪音大。

三、已經(jīng)發(fā)表的部分實(shí)驗(yàn)改進(jìn)述評(píng)

周茂階老師從抹石灰漿的墻壁上取下兩顆黃豆大的“碳酸鈣”（抹漿的時(shí)間在一年以上較好）……再用鑷子夾住一粒放在酒精噴燈上灼燒變紅［7］。鑷子夾黃豆樣大小的舊石灰漿在酒精噴燈火焰上灼燒，由于鑷子良好的傳熱性能，手是很難長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)持住的。鑷子夾黃豆樣大小的物體在噴燈火焰上灼燒的方法不可取。

四、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路

含碳酸鈣的物質(zhì)要便宜，最好是身邊常見(jiàn)易得且容易加工成塊（粒）狀以方便夾持灼燒。使用的熱源既要能夠產(chǎn)生足夠高的溫度又容易點(diǎn)燃。實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單明了，在課堂上占用的時(shí)間不能太長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)成功率高，產(chǎn)生的現(xiàn)象明顯。

五、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法

1.雞蛋殼處理

取一個(gè)雞蛋殼把內(nèi)膜去掉，清洗干凈，晾干待用。

2.熱源準(zhǔn)備

準(zhǔn)備一盞酒精燈，整理好燈芯使其燃燒時(shí)火焰大一些；為酒精燈做一個(gè)網(wǎng)罩，使酒精燃燒更充分，以提高火焰溫度。

3.實(shí)驗(yàn)方法

取兩塊拇指大小已經(jīng)處理好的潔凈雞蛋殼用兩把坩堝鉗分別夾住一塊，讓兩塊蛋殼的邊緣同時(shí)在燃燒旺盛、火焰大、有網(wǎng)罩的酒精燈火焰上灼燒（如圖1所示）。5分鐘后取出，觀察蛋殼灼燒的情況（如圖2所示）。把灼燒后已經(jīng)發(fā)生變化的那部分蛋殼放入100 mL小燒杯里（如圖3所示）。用坩堝鉗輕輕按壓蛋殼邊被燒白的部分，觀察是否易碎成小塊或粉末。在小燒杯里加入大約25 mL蒸餾水，震蕩大約半分鐘，取出上層清液大約15 mL平分在試管架上的3支試管中（如圖4所示）。

圖1　 蛋殼在火焰上灼燒

圖2　 蛋殼灼燒效果

圖3　 燒后的蛋殼放入燒杯

往其中1支試管里的溶液中滴入2～3滴無(wú)色酚酞溶液，振蕩，觀察溶液顏色的變化，放回試管架中進(jìn)行對(duì)比（如圖4所示）。用玻璃管往另外1支試管里的溶液中吹氣大約半分鐘，觀察溶液的變化情況，放回試管架中進(jìn)行對(duì)比（如圖5所示）。

圖4　

圖5　

4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的現(xiàn)象

雞蛋殼在酒精燈火焰上灼燒時(shí)，表面被燒焦變黑，有燒雞蛋的氣味產(chǎn)生。灼燒一段時(shí)間后可以看到，在火焰上灼燒的蛋殼邊會(huì)產(chǎn)生紅亮現(xiàn)象，蛋殼破裂出現(xiàn)一些裂紋。

將被灼燒的蛋殼移動(dòng)離開酒精燈火焰后可以看到，被灼燒的蛋殼邊變成了灰白色。用坩堝鉗輕輕地按壓灰白色部分，很容易脫落破碎變成白色小塊或粉末。

往盛有“取出清液”的1支試管中滴加無(wú)色酚酞溶液，振蕩，溶液變成了紅色。用玻璃管往另1支盛有“取出清液”的試管里吹氣大約半分鐘，溶液變渾濁了。

5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

由于雞蛋殼的表面附著一些蛋白質(zhì)無(wú)法清洗干凈，灼燒時(shí)表面殘留的蛋白質(zhì)就會(huì)被燒焦變黑，同時(shí)產(chǎn)生一些氣味。

通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象我們知道：蛋殼上的碳酸鈣已經(jīng)分解成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣跟水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣溶液使無(wú)色酚酞變紅，氫氧化鈣溶液與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀而變渾濁。

第一次做改進(jìn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們心里是沒(méi)有底的。為了確保在酒精燈燃燒不旺時(shí)也能夠在短時(shí)間內(nèi)得到足夠多的氧化鈣使后面的相關(guān)實(shí)驗(yàn)效果明顯，就同時(shí)灼燒兩塊雞蛋殼。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要把酒精燈的燈芯處理好，酒精燈燃燒產(chǎn)生的火焰都比較大，再罩上一個(gè)網(wǎng)罩后，酒精燈火焰溫度產(chǎn)生的熱量灼燒一塊雞蛋殼上的碳酸鈣所分解生成的氧化鈣已經(jīng)足夠后面的相關(guān)實(shí)驗(yàn)使用了，沒(méi)有必要一次同時(shí)灼燒兩塊雞蛋殼。

實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，用燃燒旺盛、火焰大、有網(wǎng)罩的酒精燈火焰灼燒蛋殼，火焰溫度產(chǎn)生的熱量已經(jīng)能夠讓蛋殼上的碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳，達(dá)到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果。因此，做加熱讓碳酸鈣分解的實(shí)驗(yàn)，可以不必要使用酒精噴燈或者煤氣燈。

六、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)

一是利用學(xué)生熟悉的身邊物質(zhì)蛋殼做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生產(chǎn)生一種親切感。蛋殼易得，廢物利用，是學(xué)生體驗(yàn)物盡其用的現(xiàn)實(shí)生動(dòng)事例。二是減少了使用酒精噴燈加熱時(shí)點(diǎn)燃酒精噴燈的程序和時(shí)間，同時(shí)避免了酒精噴燈燃燒產(chǎn)生噪音對(duì)課堂的影響，提高了課堂教學(xué)效益。三是改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)潔明了，成功率高，效果好。四是降低了實(shí)驗(yàn)操作的難度，學(xué)生也能夠動(dòng)手操作，可以作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)使用。五是實(shí)驗(yàn)不需要特別的物品或儀器，簡(jiǎn)便易行，城市鄉(xiāng)村學(xué)校都能夠推廣。

［1］ 張向宇.實(shí)用化學(xué)手冊(cè)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986.

［2］ 人民教育出版社化學(xué)室編.初級(jí)中學(xué)課本·化學(xué)·全一冊(cè)［M］.北京：人民教育出版社，1987.

［3］ 程名榮.九年義務(wù)教育四年制初級(jí)中學(xué)教科書化學(xué)：第一冊(cè)［M］.北京：人民教育出版社，2006.

［4］ 程名榮.九年義務(wù)教育三年制初級(jí)中學(xué)教科書化學(xué)：全一冊(cè)［M］.北京：人民教育出版社，2004.

［5］ 仇縉新.九年義務(wù)教育三年制初級(jí)中學(xué)教科書化學(xué)：全一冊(cè)［M］.石家莊：河北少年兒童出版社， 2003.

［6］ 沈怡文，陳德余.義務(wù)教育教科書化學(xué)：九年級(jí)上冊(cè)［M］.北京：科學(xué)普及出版社，2012.

［7］ 周茂階.碳酸鈣高溫分解實(shí)驗(yàn)［J］.化學(xué)教學(xué)，1991（6）：23.

蒲翠滿，本科，中教高級(jí)。通訊作者：潘國(guó)榮，本科，中教高級(jí)。貴州省雷山縣第三中學(xué)，557100

2014年貴州省教育科學(xué)規(guī)劃課題重點(diǎn)課題《全國(guó)初中化學(xué)新課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)比與創(chuàng)新研究》（編號(hào)：2014A012）系列成果之一。