关于“碳酸钙性质”的探究及教学思考

田长明

摘要：文章从质疑碳酸钙饱和溶液能否使酚酞试液变色入手，就变色的本质进行了探讨，对碳酸钙的溶解性和稳定性进行了适当的拓展和延伸，并对课堂教学提出了自己的看法。

关键词：问题质疑；本质探讨；知识拓展；教学反思

文章编号：1008-0546（2016）08-0009-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.003

在提倡培养学生核心素养的今天，培养学生的批判性思维是其中重要的一环，要培养学生的批判性思维，教师首先必须具有批判性思维。而教师批判性思维的立足点应该是课堂教学，有教师就关于“碳酸钙性质”提出了如下质疑。

一、问题的质疑

有质疑，才会有创新思维。质疑是创新思维的首要条件，是获得创见的第一步。小疑则小进，大疑则大进。爱因斯坦说过：“提出一个问题往注比解决一个问题更重要。”

为了证明大理石高温下分解产生氧化钙，很多老师会做如下实验：

实验1：将大理石在酒精喷灯上煅烧一段时间，然后将煅烧后的石灰石投入盛有水的烧杯中，在烧杯中滴加2滴酚酞，发现溶液变红，因此得出结论：大理石高温煅烧分解产生氧化钙。理由：CaCO3CaO+CO2↑， CaO+H2OCa（OH）2。反应后溶液呈碱性。

有些老师对上述实验证明过程提出了质疑，他们的理由如下：

实验2：在试管中加入少量碳酸钙粉末，并加入2mL水，振荡摇匀，制成碳酸钙的悬浊液，在试管中滴加2滴酚酞，结果发现浊液变红。

没有高温煅烧的碳酸钙，加水制成饱和溶液后，滴入酚酞，溶液也会变红，因此上述证明过程存在缺陷。

笔者对照上述两个实验，发现了两个问题，其一是物质的状态不同，一个是块状，一个是粉末状，其二是两者纯度不同，石灰石含有杂质，而碳酸钙是分析纯。为了弄清上述问题，笔者又做了如下两个实验：

实验3：在试管中加入几块石灰石，并加入2mL水，振荡，在试管中滴加2滴酚酞，长时间放置，结果溶液不变红。

实验4： 在试管中加入研磨细的大理石，并加入2mL水，振荡，在试管中滴加2滴酚酞，结果浊液变红。

为了定量地说明上述问题，有教师利用传感技术来分别测定上述两溶液的电导率。装置如图1：

测得的数据如下：

由此可见，石灰石加入水后，滴加酚酞，浊液是否变红，溶液导电能力的大小跟大理石的聚集状态有着很大的关系。

二、本质的探讨

碳酸钙悬浊液滴加酚酞后为什么会变红？笔者查阅了相关资料并进行了相关计算。

碳酸钙的Ksp=8.7×10-9，根据Ksp=c（Ca2+） c （CO32-）[1]，则溶液中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的水解常数为：Kh=Kw/Ka2=10-14/5.61×10-11=1.78×10-4。饱和碳酸钙溶液中氢氧根离子浓度为c （OH-）==1.29×10-4 mol·L-1，pOH=3.89，pH=10.11。

酚酞的变色范围如下：

所以饱和碳酸钙溶液能使酚酞变红。

三、知识的拓展

拓展延伸是课堂教学当中很重要的一个组成部分。我们要在尊重学生学好教材、立足课堂的基础上有效地拓宽，以实现学生学习上质的飞跃——超越教材、超越课堂，真正达到学为我用的目的。

拓展1：碳酸钙悬浊液滴加酚酞后加热，红色会变深吗？

对于上述问题很多老师认为红色会加深，理由如下：

（1） 随着温度的升高，碳酸钙的溶解度会增大，溶液中碳酸根离子浓度增大。

（2） 随着温度的升高，碳酸根离子的水解度会增大，溶液中氢氧根离子浓度增大，从而导致浊液的碱性增加，因此红色会加深。

实验5：在试管中加入少量碳酸钙，并加入2mL水，振荡摇匀，制成碳酸钙的悬浊液，在试管中滴加2滴酚酞，浊液变红，如果将溶液加热，红色逐渐变淡。

这是什么原因造成的呢？根据文献知碳酸钙溶解度数据如下：

通过表3可知，碳酸钙的溶解度是随着温度的升高而降低的。影响溶液碱性强弱的因素有两个，一是碳酸根离子的浓度，二是碳酸根离子的水解度，当温度变化时，这两个因素中碳酸根离子浓度的影响是主要因素，因此碳酸钙悬浊液滴加酚酞后加热，会出现红色变淡的情况。

拓展：2：为什么碳酸钙高温会分解，而碳酸钠却很难分解

一般碱金属碳酸盐具有较高的热稳定性，碱土金属碳酸盐不稳定，按下式分解：MCO3MO（s）+CO2（g）↑。这是什么原因呢？碳酸盐的热稳定性我们可用离子极化观点来说明：在MCO3中，既存在中心C原子对周围O2-的作用，也存在M2+对O2-的作用。

阳离子半径愈小，极化力愈强，愈容易从CO32-中夺取O2-，成为MO。同时放出CO2，表现为MCO3的热稳定性愈低，最易发生分解。部分碳酸盐的分解温度如下：

另一方面，阳离子所带的电荷数越高，极化力愈强，离子+2价的碱土金属离子，电荷较高，极化力强于同周期的碱金属离子。碳酸钠高于1000℃时会分解，当温度高于1200℃时也只是部分分解。可见碳酸钠的热稳定性非常高。

四、教学的反思

现在很多年轻教师对教材的研究很肤浅，笔者认为教师对教材知识的研究分四个层次，第一层次是“是什么”，第二层次是“为什么”，第三层次是“怎么办”，第四层次是“还有什么”。笔者以苯酚的化学性质为例：第一层次是“苯酚有哪些物理和化学性质”，第二层次是“苯酚和苯化学性质相比，为什么容易发生取代，为什么具有弱酸性，为什么不能使紫色石蕊试剂变色等”，第三层次是“如何利用苯酚的性质分离苯和苯酚”，第四层次是“苯酚具有还原性，是否可以发生银镜反应，过量的浓溴水能不能将苯酚氧化等”。不少年轻教师对教材知识点的研究仅限于“是什么”和“怎么办”。课堂教学时只注重外在的形式，有精美的课件，有生动的表情，有师生的互动，但研究讨论的知识只是蜻蜓点水，这样的课堂教学感觉缺乏内涵，没有深度。有些课堂教学则太功利，纯粹的讲和练，一切都是为了提高分数。

笔者希望我们教学不要太浮躁、太功利，教师应该加强对教材的研究，敢于质疑，勤于探究，让课堂教学充满好奇和理性的光辉。

参考文献

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