關于老石灰片含有什么成分的學生獨立探究

何義春　周禧娜　梁云　盧翊森

進入九年級，我們迎來了化學這門新學科。翻開課本，我們立刻被書中豐富多彩的圖片、引人入勝的探究活動所吸引。化學老師還帶給我們一個令人振奮的消息：我們學校要開展“初中化學三階段探究式教與學實驗研究”，我們班是課題實驗班，老師將教會我們探究式學習，還會給我們更多參與化學實驗探究的機會！從這天開始，我們的探究式學習經歷了下面三個階段：第一階段是從秋季新學期開學到第二年3月20日，探究形式是班集體隨堂專題探究，探究主題由老師從課本內容中提煉，期間我們每人完成了19份探究報告；第二階段從3月21日至4月21日，探究形式是小組合作探究，探究主題由老師從課內或課外提煉，我們每個學習小組開展了4次實驗探究活動；第三階段是4月22日至5月30日，探究形式是個人獨立探究，探究主題由自己選擇，但要求從生活實際中來，最好能夠解決實際問題。在這段個人獨立探究期間，我們選擇了“老石灰片含有什么成分”的探究主題，以下是我們的主要探究過程。

1.問題情景：學校食堂外墻掉下了一片片石灰。我們知道這些石灰片原本是由生石灰與水反應生成熟石灰，再制成石灰沙漿砌墻，變成了堅硬的白色固體碳酸鈣；現在我們想知道，經過了這么多年的風吹日曬雨淋，這些老石灰片里會不會有了什么其他的成分。

2.提出問題：房屋外墻老石灰片中究竟含有什么物質？

3.猜想：房屋外墻老石灰片中含有CaO、Ca（OH）2和CaCO3，可能還有CaSO3。

4.驗證原理：CaO+H2O=Ca（OH）2

Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

Ca（OH）2+SO2=CaSO3+H2O

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

5.實驗用品：房屋外墻老石灰片、稀鹽酸、稀硝酸、硝酸鋇溶液、酚酞試液、研缽、藥匙、漏斗、燒杯、玻璃棒、溫度計、試管、鐵架臺、滴管、濾紙。

6.實驗過程：我們總共設計了7個實驗步驟，并進行了嚴格的實驗探究，具體情況如表1所示。

7.交流與反思：驗證CaO、Ca（OH）2、CaCO3是否存在的探究實驗進展順利，現象鮮明，原理清晰，結論按預想結果出現；但做了實驗（6）以后，出現了新情況。

我們做實驗（6）原本是想驗證澄清溶液中不含CO[2-3]，但是當我們加入Ba（NO3）2溶液時，卻發現了白色沉淀。這些白色沉淀是什么呢？是BaCO3，還是BaSO4？我們繼續滴加稀HNO3，沉淀仍不溶解，說明溶液中可能含有SO[2-4]，那么就是說，老石灰片中含有CaSO4！我們拿這個結論與學習委員朱新鵬交流，朱新鵬提出疑問：石灰漿在空氣中變質是Ca（OH）2與CO2反應，生成物是CaCO3，不是CaSO4。沒有CaSO4，何來BaSO4？再說S元素從何而來？是不是你們的實驗試劑中混入了SO[2-4]？朱新鵬建議我們重做一遍實驗。我們在確信無SO[2-4]干擾的情況下重做了一遍實驗（6）和（7），結果還是一樣，老石灰片中確實存在CaSO4。

那么硫元素究竟是從哪里來的呢？我們來到石灰片的取材點學校食堂進行實地考察，在離食堂三五十米遠的地方我們聞到了一股刺鼻的氣味，是煤燃燒釋放出來的氣味，原來食堂阿姨正在燒煤煮飯。遠看那煤塊烏黑烏黑的，走近了拿在手里仔細端祥，我們隱約發現了煤塊上有一層淡黃色粉狀固體，這應該是硫粉！我們不由得眼前一亮，終于明白了老石灰片中CaSO4的形成原理：是煤塊中含有硫，煤燃燒產生了SO2，因為食堂環境潮濕，SO2與水和石灰共同作用生成了CaSO4，附著在老石灰片中。

帶著我們的成果和喜悅，我們趕去向梁云老師和盧翊森老師匯報。當我們說到老石灰片中除了含有CaCO3還有CaSO4時，兩位老師訝異地抬頭盯著我們道：含有CaSO4？！如果沒有弄錯，這是一個了不起的發現呀！走，帶我們去驗證一下！看得出此時此刻就連我們的老師也是既激動又懷疑。兩位老師親自動手做了一遍我們的實驗，結果跟我們的結論一致。他們不由得連連點頭表揚我們，說我們觀察細致、態度嚴謹、思考深入，這種探索精神、創新勇氣非常了不起。“但是，”梁老師忽然話鋒一轉，“針對你們的探究結論，現在我有兩個問題要你們繼續探究。第一個問題，我們知道Ca（OH）2+SO2=CaSO3+H2O，那么，CaSO4的生成原理是什么？第二個問題，BaSO3和BaSO4都是白色沉淀，實驗（6）所得的白色沉淀是BaSO3還是BaSO4？請你們拿出鑒別的方法！”帶著老師布置的兩個新問題，我們開始了第三次探究活動。

這次探究，我們采用了上網查閱資料和實驗驗證相結合的方式。我們發現了CaSO3的化學性質是可以在空氣中緩慢地氧化成硫酸鈣，原理是2CaSO3+O2=2CaSO4。由此可知，老石灰片中CaSO4的形成原理應該是：S+O2[點燃]SO2；Ca（OH）2+SO2=CaSO3+H2O；2CaSO3+O2=2CaSO4。這樣，第一個問題CaSO4的生成原理就解決了。關于第二個問題BaSO3和BaSO4的鑒別方法，我們上網查閱資料，發現了這樣的描述：BaSO3和BaSO4都是不溶于中性溶液（即所謂不溶于水）的白色沉淀。但是，BaSO3溶于鹽酸溶液，而BaSO4不溶于鹽酸溶液。BaSO3溶于酸性溶液的方程式為BaSO3+2HCl+=BaCl2+H2O+SO2↑，對照實驗（6）（7）的操作步驟，我們的結論是：實驗（6）所得的白色沉淀是BaSO4，不是BaSO3。

在查閱有關物質的性質時，我們還知道了火山爆發時會噴出二氧化硫，許多工業生產過程中會產生二氧化硫，比如煤和石油制品燃燒時會生成二氧化硫。另外，我們還知道了二氧化硫形成的酸雨對人體健康、植物生長、金屬物品等都有很多危害。我們柳州是座美麗的城市，也是一座工業城市，希望大家好好保護我們的家園環境！

（責編 白聰敏）