田長(zhǎng)明

摘要：文章從質(zhì)疑碳酸鈣飽和溶液能否使酚酞試液變色入手，就變色的本質(zhì)進(jìn)行了探討，對(duì)碳酸鈣的溶解性和穩(wěn)定性進(jìn)行了適當(dāng)?shù)耐卣购脱由?，并?duì)課堂教學(xué)提出了自己的看法。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}質(zhì)疑；本質(zhì)探討；知識(shí)拓展；教學(xué)反思

文章編號(hào)：1008-0546（2016）08-0009-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.003

在提倡培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的今天，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維是其中重要的一環(huán)，要培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，教師首先必須具有批判性思維。而教師批判性思維的立足點(diǎn)應(yīng)該是課堂教學(xué)，有教師就關(guān)于“碳酸鈣性質(zhì)”提出了如下質(zhì)疑。

一、問題的質(zhì)疑

有質(zhì)疑，才會(huì)有創(chuàng)新思維。質(zhì)疑是創(chuàng)新思維的首要條件，是獲得創(chuàng)見的第一步。小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)。愛因斯坦說過：“提出一個(gè)問題往注比解決一個(gè)問題更重要?！?/p>

為了證明大理石高溫下分解產(chǎn)生氧化鈣，很多老師會(huì)做如下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)1：將大理石在酒精噴燈上煅燒一段時(shí)間，然后將煅燒后的石灰石投入盛有水的燒杯中，在燒杯中滴加2滴酚酞，發(fā)現(xiàn)溶液變紅，因此得出結(jié)論：大理石高溫煅燒分解產(chǎn)生氧化鈣。理由：CaCO3CaO+CO2↑， CaO+H2OCa（OH）2。反應(yīng)后溶液呈堿性。

有些老師對(duì)上述實(shí)驗(yàn)證明過程提出了質(zhì)疑，他們的理由如下：

實(shí)驗(yàn)2：在試管中加入少量碳酸鈣粉末，并加入2mL水，振蕩搖勻，制成碳酸鈣的懸濁液，在試管中滴加2滴酚酞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)濁液變紅。

沒有高溫煅燒的碳酸鈣，加水制成飽和溶液后，滴入酚酞，溶液也會(huì)變紅，因此上述證明過程存在缺陷。

筆者對(duì)照上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)問題，其一是物質(zhì)的狀態(tài)不同，一個(gè)是塊狀，一個(gè)是粉末狀，其二是兩者純度不同，石灰石含有雜質(zhì)，而碳酸鈣是分析純。為了弄清上述問題，筆者又做了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)3：在試管中加入幾塊石灰石，并加入2mL水，振蕩，在試管中滴加2滴酚酞，長(zhǎng)時(shí)間放置，結(jié)果溶液不變紅。

實(shí)驗(yàn)4： 在試管中加入研磨細(xì)的大理石，并加入2mL水，振蕩，在試管中滴加2滴酚酞，結(jié)果濁液變紅。

為了定量地說明上述問題，有教師利用傳感技術(shù)來分別測(cè)定上述兩溶液的電導(dǎo)率。裝置如圖1：

測(cè)得的數(shù)據(jù)如下：

由此可見，石灰石加入水后，滴加酚酞，濁液是否變紅，溶液導(dǎo)電能力的大小跟大理石的聚集狀態(tài)有著很大的關(guān)系。

二、本質(zhì)的探討

碳酸鈣懸濁液滴加酚酞后為什么會(huì)變紅？筆者查閱了相關(guān)資料并進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算。

碳酸鈣的Ksp=8.7×10-9，根據(jù)Ksp=c（Ca2+） c （CO32-）[1]，則溶液中c（Ca2+）=c（CO32-）=9.33×10-5mol·L-1。

碳酸的Ka1=4.30×10-7；Ka2=5.61×10-11[1]。

CaCO3的水解常數(shù)為：Kh=Kw/Ka2=10-14/5.61×10-11=1.78×10-4。飽和碳酸鈣溶液中氫氧根離子濃度為c （OH-）==1.29×10-4 mol·L-1，pOH=3.89，pH=10.11。

酚酞的變色范圍如下：

所以飽和碳酸鈣溶液能使酚酞變紅。

三、知識(shí)的拓展

拓展延伸是課堂教學(xué)當(dāng)中很重要的一個(gè)組成部分。我們要在尊重學(xué)生學(xué)好教材、立足課堂的基礎(chǔ)上有效地拓寬，以實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)上質(zhì)的飛躍——超越教材、超越課堂，真正達(dá)到學(xué)為我用的目的。

拓展1：碳酸鈣懸濁液滴加酚酞后加熱，紅色會(huì)變深嗎？

對(duì)于上述問題很多老師認(rèn)為紅色會(huì)加深，理由如下：

（1） 隨著溫度的升高，碳酸鈣的溶解度會(huì)增大，溶液中碳酸根離子濃度增大。

（2） 隨著溫度的升高，碳酸根離子的水解度會(huì)增大，溶液中氫氧根離子濃度增大，從而導(dǎo)致濁液的堿性增加，因此紅色會(huì)加深。

實(shí)驗(yàn)5：在試管中加入少量碳酸鈣，并加入2mL水，振蕩搖勻，制成碳酸鈣的懸濁液，在試管中滴加2滴酚酞，濁液變紅，如果將溶液加熱，紅色逐漸變淡。

這是什么原因造成的呢？根據(jù)文獻(xiàn)知碳酸鈣溶解度數(shù)據(jù)如下：

通過表3可知，碳酸鈣的溶解度是隨著溫度的升高而降低的。影響溶液堿性強(qiáng)弱的因素有兩個(gè)，一是碳酸根離子的濃度，二是碳酸根離子的水解度，當(dāng)溫度變化時(shí)，這兩個(gè)因素中碳酸根離子濃度的影響是主要因素，因此碳酸鈣懸濁液滴加酚酞后加熱，會(huì)出現(xiàn)紅色變淡的情況。

拓展：2：為什么碳酸鈣高溫會(huì)分解，而碳酸鈉卻很難分解

一般堿金屬碳酸鹽具有較高的熱穩(wěn)定性，堿土金屬碳酸鹽不穩(wěn)定，按下式分解：MCO3MO（s）+CO2（g）↑。這是什么原因呢？碳酸鹽的熱穩(wěn)定性我們可用離子極化觀點(diǎn)來說明：在MCO3中，既存在中心C原子對(duì)周圍O2-的作用，也存在M2+對(duì)O2-的作用。

陽離子半徑愈小，極化力愈強(qiáng)，愈容易從CO32-中奪取O2-，成為MO。同時(shí)放出CO2，表現(xiàn)為MCO3的熱穩(wěn)定性愈低，最易發(fā)生分解。部分碳酸鹽的分解溫度如下：

另一方面，陽離子所帶的電荷數(shù)越高，極化力愈強(qiáng)，離子+2價(jià)的堿土金屬離子，電荷較高，極化力強(qiáng)于同周期的堿金屬離子。碳酸鈉高于1000℃時(shí)會(huì)分解，當(dāng)溫度高于1200℃時(shí)也只是部分分解?？梢娞妓徕c的熱穩(wěn)定性非常高。

四、教學(xué)的反思

現(xiàn)在很多年輕教師對(duì)教材的研究很膚淺，筆者認(rèn)為教師對(duì)教材知識(shí)的研究分四個(gè)層次，第一層次是“是什么”，第二層次是“為什么”，第三層次是“怎么辦”，第四層次是“還有什么”。筆者以苯酚的化學(xué)性質(zhì)為例：第一層次是“苯酚有哪些物理和化學(xué)性質(zhì)”，第二層次是“苯酚和苯化學(xué)性質(zhì)相比，為什么容易發(fā)生取代，為什么具有弱酸性，為什么不能使紫色石蕊試劑變色等”，第三層次是“如何利用苯酚的性質(zhì)分離苯和苯酚”，第四層次是“苯酚具有還原性，是否可以發(fā)生銀鏡反應(yīng)，過量的濃溴水能不能將苯酚氧化等”。不少年輕教師對(duì)教材知識(shí)點(diǎn)的研究?jī)H限于“是什么”和“怎么辦”。課堂教學(xué)時(shí)只注重外在的形式，有精美的課件，有生動(dòng)的表情，有師生的互動(dòng)，但研究討論的知識(shí)只是蜻蜓點(diǎn)水，這樣的課堂教學(xué)感覺缺乏內(nèi)涵，沒有深度。有些課堂教學(xué)則太功利，純粹的講和練，一切都是為了提高分?jǐn)?shù)。

筆者希望我們教學(xué)不要太浮躁、太功利，教師應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)教材的研究，敢于質(zhì)疑，勤于探究，讓課堂教學(xué)充滿好奇和理性的光輝。

參考文獻(xiàn)

[1] Handbook of Chemistry and Physics[M]. 1982-1983：B-242，D-173