碳酸鈣受熱分解實驗改進*

蒲翠滿 潘國榮

碳酸鈣受熱分解實驗改進*

蒲翠滿 潘國榮

碳酸鈣是我們身邊常見的一種重要物質，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。碳酸鈣比較穩定，使其受熱分解的溫度大約是900 ℃左右［1］。有的初中化學教科書［2-4］在介紹碳酸鈣受熱分解時沒有設計課堂實驗，有的教科書也只是設計了一個簡單的實驗［5］，有的教科書［6］的實驗比較完整。按照教科書和有的教師使用酒精噴燈加熱的方法進行實驗，在課堂上占用時間比較長經常難以完成。因此我們對碳酸鈣加熱方法進行了改進，效果比較好。

一、教科書的實驗設計

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，觀察發生的現象［5］。

實驗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、教科書實驗設計的不足

使用一般酒精燈加熱石灰石（或貝殼），火力不足時，時間很長，效果也不好。

在課堂上使用酒精噴燈，操作比較麻煩，室溫低時需要預熱幾次才能成功點燃。而且酒精噴燈噪音大。

三、已經發表的部分實驗改進述評

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，手是很難長時間堅持住的。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、實驗改進思路

含碳酸鈣的物質要便宜，最好是身邊常見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生足夠高的溫度又容易點燃。實驗操作簡單明了，在課堂上占用的時間不能太長。實驗成功率高，產生的現象明顯。

五、實驗改進方法

1.雞蛋殼處理

取一個雞蛋殼把內膜去掉，清洗干凈，晾干待用。

2.熱源準備

準備一盞酒精燈，整理好燈芯使其燃燒時火焰大一些；為酒精燈做一個網罩，使酒精燃燒更充分，以提高火焰溫度。

3.實驗方法

取兩塊拇指大小已經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在燃燒旺盛、火焰大、有網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）。把灼燒后已經發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滴無色酚酞溶液，振蕩，觀察溶液顏色的變化，放回試管架中進行對比（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，放回試管架中進行對比（如圖5所示）。

圖4　

圖5　

4.實驗過程產生的現象

雞蛋殼在酒精燈火焰上灼燒時，表面被燒焦變黑，有燒雞蛋的氣味產生。灼燒一段時間后可以看到，在火焰上灼燒的蛋殼邊會產生紅亮現象，蛋殼破裂出現一些裂紋。

將被灼燒的蛋殼移動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.實驗結果與討論

由于雞蛋殼的表面附著一些蛋白質無法清洗干凈，灼燒時表面殘留的蛋白質就會被燒焦變黑，同時產生一些氣味。

通過上面的實驗現象我們知道：蛋殼上的碳酸鈣已經分解成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣跟水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣溶液使無色酚酞變紅，氫氧化鈣溶液與二氧化碳反應生成碳酸鈣沉淀而變渾濁。

第一次做改進實驗時，我們心里是沒有底的。為了確保在酒精燈燃燒不旺時也能夠在短時間內得到足夠多的氧化鈣使后面的相關實驗效果明顯，就同時灼燒兩塊雞蛋殼。經過多次實驗發現，只要把酒精燈的燈芯處理好，酒精燈燃燒產生的火焰都比較大，再罩上一個網罩后，酒精燈火焰溫度產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足夠后面的相關實驗使用了，沒有必要一次同時灼燒兩塊雞蛋殼。

實驗事實證明，用燃燒旺盛、火焰大、有網罩的酒精燈火焰灼燒蛋殼，火焰溫度產生的熱量已經能夠讓蛋殼上的碳酸鈣分解成氧化鈣和二氧化碳，達到了預期的實驗效果。因此，做加熱讓碳酸鈣分解的實驗，可以不必要使用酒精噴燈或者煤氣燈。

六、實驗改進的優點

一是利用學生熟悉的身邊物質蛋殼做實驗，使學生產生一種親切感。蛋殼易得，廢物利用，是學生體驗物盡其用的現實生動事例。二是減少了使用酒精噴燈加熱時點燃酒精噴燈的程序和時間，同時避免了酒精噴燈燃燒產生噪音對課堂的影響，提高了課堂教學效益。三是改進后的實驗操作簡潔明了，成功率高，效果好。四是降低了實驗操作的難度，學生也能夠動手操作，可以作為學生實驗探究活動使用。五是實驗不需要特別的物品或儀器，簡便易行，城市鄉村學校都能夠推廣。

［1］ 張向宇.實用化學手冊［M］.北京：國防工業出版社，1986.

［2］ 人民教育出版社化學室編.初級中學課本·化學·全一冊［M］.北京：人民教育出版社，1987.

［3］ 程名榮.九年義務教育四年制初級中學教科書化學：第一冊［M］.北京：人民教育出版社，2006.

［4］ 程名榮.九年義務教育三年制初級中學教科書化學：全一冊［M］.北京：人民教育出版社，2004.

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

［6］ 沈怡文，陳德余.義務教育教科書化學：九年級上冊［M］.北京：科學普及出版社，2012.

［7］ 周茂階.碳酸鈣高溫分解實驗［J］.化學教學，1991（6）：23.

蒲翠滿，本科，中教高級。通訊作者：潘國榮，本科，中教高級。貴州省雷山縣第三中學，557100

2014年貴州省教育科學規劃課題重點課題《全國初中化學新課程實驗設計對比與創新研究》（編號：2014A012）系列成果之一。