“石灰石的利用”教學設計探究

時 穎 李德前

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

一、教學思路

為了提高學習效率，在45分鐘內順利完成3種物質近20個知識點的教學任務，筆者在多媒體輔助下主要采用講授法，但要確保“講解簡明扼要、描述生動形象、設疑恰到好處”。為了使教學過程條理分明，知識簡潔有序，將教學內容調整為石灰石、生石灰、熟石灰三部分，并按照CaCO3→CaO→Ca(OH)2的邏輯順序，圍繞每種物質的性質、用途展開教學。教學中，筆者注重利用身邊的實例(如寶成鐵路109隧道火災改線、食品自熱劑、紙包干燥劑、化學破碎劑等)作為教學素材，使學生感到化學就在身邊，學習化學有趣、有用。為了培養學生的辯證唯物主義思想，同時減輕學生的學習負擔，筆者注重向學生滲透“性質決定用途”的學習觀念。為了培養學生的實驗能力，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，以激發學生的愛國主義情感。

化學史上描述化學反應的詩很少，但于謙的《石灰吟》卻是一首別具一格的化學詩，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個連續的變化，表達自己不怕犧牲和堅守清白的品質。于是在新課結束之時，筆者引導學生探究《石灰吟》中的化學知識和人文思想，既水到渠成地總結了本節課的主要內容，又陶冶了學生的情操，從而完美地體現了科學與人文的統一。

二、教學目標

1.知道石灰石是重要的礦物資源

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

3.初步學會碳酸鹽的檢驗方法

4.認識“性質決定用途”的辯證關系

5.培養愛國主義情感和正直向上的人品

6.激發問題意識和學習化學的興趣

三、教學過程

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”會破壞石灰巖呢？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和用途。

1.石灰石

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

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

師：石灰石有哪些重要的性質呢？

(1)性質

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屬于碳酸鹽。

生：回憶實驗室用石灰石與鹽酸反應制取CO2的實驗。

師：其他碳酸鹽是否也能發生類似的化學反應呢？

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

[師生總結]碳酸鹽都能與鹽酸反應產生CO2。

師：所以，檢驗碳酸鹽常用稀鹽酸和澄清石灰水。

師：地質工作者在野外考察時，為什么隨身攜帶一小瓶稀鹽酸？

生：用來對發現的巖石進行初步的檢驗和分類。

師：物質的性質決定其用途。根據石灰石的性質，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巖(適時投影相關圖片)。

師：根據CaCO3高溫下能分解成CaO的性質，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設備簡陋，又無任何污染防治設施，生產過程中煙霧、粉塵、噪音等，嚴重污染了周圍環境。為了保護環境，必須全面淘汰土立窯石灰生產線，開辦環保型機械立窯的石灰企業。

生：匯報家庭周邊石灰廠的污染情況。

師：在玻璃、水泥行業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：牙膏廠常用輕質碳酸鈣作牙膏摩擦劑，這是為什么呢？

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

2.生石灰

師：生石灰有哪些性質和用途呢？

師：展示剛才制得的生石灰樣品。

(1)性質

學生分組實驗：將生石灰放入水中，試管會發燙；靜置后，取上層清液吹氣，溶液變渾。

[師生總結]生石灰遇水變為熟石灰，同時放出大量的熱。

師：“火燒水激”為什么會破壞石灰巖？

生：石灰石高溫酥裂，遇水后又變為粉末，石灰巖因此“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，就是利用石灰巖受熱酥裂、遇水粉碎的原理。當年，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(適時投影相關圖片)。

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，這些性質決定了它具有怎樣的用途？

生：做干燥劑、發熱劑。

師：展示生石灰干燥劑(裝在多孔的紙袋內)、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和用途。

師：展示剛才得到的熟石灰樣品。

(1)性質

師：熟石灰是微溶于水的白色粉末。

學生分組實驗：向潮濕的熟石灰中滴加酚酞試液，出現紅色。

[師生總結]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，生成CaCO3。

(2)用途

師：熟石灰遇CO2能逐漸變為堅硬的CaCO3，這一性質說明它有何用途？

生：熟石灰可用于砌磚、抹墻、鋪路。

學生分組實驗：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會出現明顯的渾濁，這一性質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變性，這決定了它具有何種用途？

生：用來消毒殺菌。

師：醫院、疫區、災區常撒生石灰，因為生石灰遇水變為熟石灰后就能消毒殺菌；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]“三石”的性質和用途，同時適時呈現如下投影(見表1)：

表1

師：同學們在語文課上已經學習了明代民族英雄于謙在12歲時寫的化學詩《石灰吟》，下面我們就來探究這首詩的化學內涵，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》中蘊含的化學知識和人文思想。

[師生總結]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為粉末(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)逐漸變為潔白、堅硬的CaCO3，同時表達作者要永遠清白做人的高尚情操。

師：布置作業。(1)完成課后習題；(2)寫一篇100字左右的《石灰自述》。

四、板書設計

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

圖1

上述板書結構新穎，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”中的化學轉化，環繞的文字則是于謙的明志詩《石灰吟》，科學與人文在此巧妙融合。

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

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

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