“鎂粉的探究”課堂教學(xué)案例

歐 群李德前

（1常州市第三中學(xué) 江蘇 常州 213000；2徐州市西苑中學(xué) 江蘇 徐州 221000）

一、課例說(shuō)明

這是筆者自行開(kāi)發(fā)的一節(jié)校本課程。

近年來(lái)我國(guó)相繼舉辦了奧運(yùn)會(huì)、亞運(yùn)會(huì)、大運(yùn)會(huì)等，很多學(xué)生在觀看比賽后總會(huì)問(wèn)筆者：體操比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員搓手的白色粉末是什么東西？舉重運(yùn)動(dòng)員搓手的鎂粉有何作用？初中化學(xué)研究鎂粉嗎？……筆者受此啟發(fā)，在有關(guān)酸、堿、鹽的學(xué)習(xí)結(jié)束后，決定選擇體育競(jìng)技中使用的鎂粉作為探究對(duì)象，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究、理論探討、小組合作、閱讀資料等方式，探究了鎂粉的成分、性能和用途等。

本探究活動(dòng)的背景素材富有時(shí)代性、趣味性、開(kāi)放性和教育性，它很好地考查了學(xué)生提取信息、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、學(xué)以致用的能力，也體現(xiàn)了化學(xué)就在身邊、探究無(wú)處不在。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

筆者結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)歷和所教學(xué)生情況，制定了如下學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.鞏固有關(guān)酸、堿、鹽的知識(shí)。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和閱讀文獻(xiàn)，了解水合堿式碳酸鎂的成分、性能以及在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

3.知道結(jié)晶水合物的概念，會(huì)計(jì)算結(jié)晶水合物的相對(duì)分子質(zhì)量。

4.培養(yǎng)提取信息能力，發(fā)展科學(xué)探究意識(shí)。

5.激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，保持對(duì)身邊物質(zhì)探究的欲望，認(rèn)識(shí)化學(xué)在體育競(jìng)技中的重要作用。

三、教學(xué)過(guò)程

1.發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

［播放錄像］奧運(yùn)會(huì)中我國(guó)體育健兒奮力拼搏（畫(huà)面里有運(yùn)動(dòng)員站在鎂粉筒前用白色粉末搓手的鏡頭；從畫(huà)面上也可以清晰的看出器械表面附著的白色粉末）。

［引言］同學(xué)們?cè)谟^看體育比賽時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，單杠、雙杠、鞍馬、舉重等項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員在比賽前都要用一種白色粉末反復(fù)搓手，而且器械表面也提前涂擦了白色粉末。有誰(shuí)知道白色粉末的名稱嗎？

［學(xué)生1］電視里的解說(shuō)員說(shuō)，白色粉末叫鎂粉。

［過(guò)渡］是的，這種白色粉末俗稱鎂粉。那你們想知道鎂粉的哪些化學(xué)知識(shí)呢？

［學(xué)生2］我想知道鎂粉是哪種化學(xué)物質(zhì)。

［學(xué)生3］我想知道鎂粉在體育比賽中的作用。

［學(xué)生4］我想知道鎂粉因?yàn)楹畏N特性而用于體育競(jìng)技。

［學(xué)生5］在哪里可以買(mǎi)到鎂粉？

［過(guò)渡］同學(xué)們的這些問(wèn)題都很有研究的價(jià)值。今天，我們就來(lái)探究鎂粉的成分、特性和用途等。

［板書(shū)］課題：鎂粉的探究

2.猜想與假設(shè)

［展示］從攀巖用品商店買(mǎi)來(lái)的鎂粉（淘寶網(wǎng)上也能買(mǎi)到）。

［學(xué)生觀察］通過(guò)觸摸、看、聞、掂等方式觀察桌上的鎂粉（以初步感知鎂粉的物理形態(tài)）。

［過(guò)渡］下面請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和剛獲得的信息，猜想鎂粉可能是哪種物質(zhì)。要先獨(dú)立思考，然后與同座交流。

［小結(jié)］同學(xué)們對(duì)鎂粉成分的猜想分別是：鎂粉可能是氧化鎂、鎂粉可能是氫氧化鎂、鎂粉可能是碳酸鎂。

3.設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案

［過(guò)渡］猜想必須得到驗(yàn)證。請(qǐng)各小組選擇一種猜想，然后設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案。

［講述］驗(yàn)證物質(zhì)的成分其實(shí)就是區(qū)分或鑒定物質(zhì)，通過(guò)對(duì)比找出各種待鑒物質(zhì)的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)的不同之處，若物理性質(zhì)相同就根據(jù)化學(xué)性質(zhì)來(lái)區(qū)分，若化學(xué)性質(zhì)相同則看其產(chǎn)物是否相同。另外，同學(xué)們對(duì)氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂這3種物質(zhì)了解不多，下面老師提供一些信息，供設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案時(shí)參考。

［投影］資料卡片1：氧化鎂能緩慢與水作用生成氫氧化鎂。氫氧化鎂難溶于水，其懸濁液能使酚酞試液變紅；氫氧化鎂受熱能分解為2種氧化物。碳酸鎂微溶于水，并在水里緩慢產(chǎn)生少量氫氧化鎂，碳酸鎂受熱也能分解為2種氧化物。

［設(shè)計(jì)方案］各組依據(jù)自己的猜想，去設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案。教師巡視、參與、指導(dǎo)，并提醒學(xué)生：鎂粉中的雜質(zhì)非常少，不會(huì)對(duì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾；組長(zhǎng)匯報(bào)驗(yàn)證方案。

［總結(jié)并投影］將各組設(shè)計(jì)方案（草案）匯總?cè)缦卤硭荆?/p>

組 名 猜想與假設(shè) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案 可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象雙城記憶 鎂粉是氧化鎂 取樣加入稀鹽酸。 若溶解，但不冒氣泡，則猜想正確。自由奇跡 鎂粉是氧化鎂 取樣加入稀鹽酸，若不冒氣泡，再取樣加熱。 若溶解不冒氣泡，加熱也無(wú)明顯變化，則猜想正確。尖峰飛躍 鎂粉是氫氧化鎂 取樣加熱。 若試管口處出現(xiàn)較多水珠，則假設(shè)正確。繪夢(mèng)之卷 鎂粉是氫氧化鎂 取樣，加水振蕩，再滴入幾滴酚酞試液。 若變紅，則假設(shè)正確。超越夢(mèng)想 鎂粉是碳酸鎂 取樣加入稀鹽酸，將可能產(chǎn)生的氣體通入石灰水。若冒氣泡，且氣體能使石灰水變渾濁，則猜想正確。八度空間 鎂粉是碳酸鎂 取樣加熱，將可能產(chǎn)生的氣體通入石灰水。 若產(chǎn)生使石灰水變渾濁的氣體，則猜想正確。

［過(guò)渡］請(qǐng)同學(xué)們看看各組的驗(yàn)證方案，有無(wú)漏洞需要修補(bǔ)？

［學(xué)生1］我覺(jué)得“雙城記憶”組驗(yàn)證氧化鎂的方案不妥。因?yàn)槿蛹尤胂←}酸，若溶解但不冒氣泡的物質(zhì)也可能是氫氧化鎂?！白杂善孥E”組驗(yàn)證氧化鎂的方案就比較嚴(yán)密，在第一步加鹽酸不能確定時(shí)再取樣加熱，若無(wú)明顯的水珠出現(xiàn)、或樣品質(zhì)量不變等，就說(shuō)明是氧化鎂。

［學(xué)生2］我認(rèn)為“繪夢(mèng)之卷”組用酚酞試液驗(yàn)證氫氧化鎂不妥。因?yàn)檠趸V、碳酸鎂在水里都能產(chǎn)生少許氫氧化鎂，所以氧化鎂、碳酸鎂的懸濁液也會(huì)使酚酞試液變紅。

［學(xué)生3］我感覺(jué)“八度空間”組驗(yàn)證碳酸鎂的方案沒(méi)有“超越夢(mèng)想”組的簡(jiǎn)便。

［小結(jié)］幾位同學(xué)目光犀利、評(píng)價(jià)得當(dāng)。那就請(qǐng)“雙城記憶”組和“繪夢(mèng)之卷”組修正自己的驗(yàn)證方案。

（這2組同學(xué)分別協(xié)商后，“雙城記憶”組決定采用“自由奇跡”組的驗(yàn)證方案；“繪夢(mèng)之卷”組決定采用“尖峰飛躍”組的驗(yàn)證方案）

4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和結(jié)論

［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］依據(jù)本組驗(yàn)證方案做實(shí)驗(yàn)（所需實(shí)驗(yàn)用品教師已提前備好）。教師巡視、參與、指導(dǎo)，組長(zhǎng)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

［“尖峰飛躍”組］我們組取樣稍微加熱后，就發(fā)現(xiàn)試管口處出現(xiàn)較多的水，樣品也明顯減少，所以猜想“鎂粉是氫氧化鎂”是正確的。

［“繪夢(mèng)之卷”組］我們組的現(xiàn)象同“尖峰飛躍”組一樣，所以我們組的假設(shè)也是正確的。

［“自由奇跡”組］我們?nèi)蛹尤肓他}酸，樣品溶解了，但是冒出了氣泡，所以我們組的猜想錯(cuò)誤。原方案中設(shè)計(jì)的后續(xù)加熱操作，我們沒(méi)有再做。

［“雙城記憶”組］我們組的現(xiàn)象同“自由奇跡”組一樣，所以我們組也猜錯(cuò)了。

［“超越夢(mèng)想”組］我們?nèi)蛹尤臌}酸后，樣品溶解并冒氣泡，該氣體能使澄清的石灰水變渾。所以我們猜想“鎂粉是碳酸鎂”是正確的。

［“八度空間”組］我們?nèi)蛹訜岷?，樣品明顯變少并產(chǎn)生氣體，該氣體能使澄清的石灰水變渾濁。所以我們的猜想也是正確的。

［設(shè)問(wèn)］現(xiàn)在出現(xiàn)了2個(gè)正確的猜想，這是怎么一回事呢？

［學(xué)生1］可能鎂粉是混合物吧？

［學(xué)生2］可能鎂粉的組成比較復(fù)雜吧？

［學(xué)生3］可能鎂粉是復(fù)合成分吧？我在書(shū)上看到過(guò)這類(lèi)物質(zhì)。

［小結(jié)］剛才這幾位同學(xué)的說(shuō)法都有道理，鎂粉確實(shí)是幾種不同成分的復(fù)合物。同學(xué)們剛才的猜想、實(shí)驗(yàn)仍有不完整的地方，主要是由于大家的化學(xué)知識(shí)面窄，這也說(shuō)明了科學(xué)探究的復(fù)雜性、曲折性。

［投影］資料卡片2：鎂粉的化學(xué)名稱叫水合堿式碳酸鎂，是由“MgCO3”、“Mg（OH）2”和“H2O”三部分組成，化學(xué)式為 xMgCO3·yMg（OH）2·zH2O，其中 x、y、z 的值隨生產(chǎn)條件的改變而略有不同，我國(guó)生產(chǎn)的水合堿式碳酸鎂主要以 4MgCO3·Mg（OH）2·4H2O 形式存在。鎂粉中的水叫結(jié)晶水，是物質(zhì)組成的一部分，像膽礬（CuSO4·5H2O）中就含有5個(gè)結(jié)晶水分子；結(jié)晶水合物受熱易分解（一般在200～500℃），從而失去結(jié)晶水；結(jié)晶水與物質(zhì)潮濕狀態(tài)含有的游離水不同，游離水只存在于物質(zhì)的表面或裂隙中，不是物質(zhì)的組成，在100℃時(shí)游離水就會(huì)從物質(zhì)中完全逸出。

［板書(shū)］（1）鎂粉的成分是水合堿式碳酸鎂［4MgCO3·Mg（OH）2·4H2O］

［講述］在計(jì)算水合物的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，化學(xué)式中的“·”表示加而不是乘。

［練習(xí)］計(jì)算 CuSO4·5H2O 或 4MgCO3·Mg（OH）2·4H2O的相對(duì)分子質(zhì)量。

［學(xué)生1］膽礬的相對(duì)分子質(zhì)量是250。

［學(xué)生2］鎂粉的相對(duì)分子質(zhì)量是466。

5.理論探討和結(jié)論

［過(guò)渡］搞清了鎂粉的成分，那么大家一定想知道鎂粉在體育比賽中具有什么作用，以及為什么會(huì)有這種作用。

［投影］資料卡片3：體育競(jìng)技中使用的鎂粉是經(jīng)過(guò)45μm篩孔濾出來(lái)的水合堿式碳酸鎂粉末，密度是2.16g／cm3，具有良好的吸水性?？茖W(xué)測(cè)試表明，鎂粉吸水時(shí)水分完全是在粉末的空隙里和表面上。

［投影思考題］根據(jù)上述資料判斷，下列有關(guān)鎂粉的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）。

A.鎂粉是非常細(xì)的輕質(zhì)粉末

B.鎂粉易溶于水

C.鎂粉具有良好的吸濕性

D.鎂粉吸水是物理變化

［學(xué)生1］我覺(jué)得選D，因?yàn)殒V粉吸水后與水反應(yīng)變成了新物質(zhì)。

［學(xué)生2］我覺(jué)得不能選D，因?yàn)殒V粉吸水時(shí)，水只是被吸附在粉末的空隙里，并未生成新物質(zhì)。應(yīng)該選B，雖然鎂粉易吸水但它不易溶于水，前面已經(jīng)介紹它是微溶物質(zhì)。

［小結(jié)并板書(shū)］（2）鎂粉質(zhì)輕、粉末很細(xì)、吸水性良好

［設(shè)疑］賽場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)員手握器械時(shí)，他們希望手與器械間的摩擦力是很大還是較?。?/p>

［學(xué)生1］當(dāng)然摩擦力大了好，這樣運(yùn)動(dòng)員就不容易從器械上掉下，器械也不會(huì)從手中滑落。

［釋疑］是的。由于鎂粉質(zhì)輕、很細(xì)、吸水性良好，所以當(dāng)手心潮濕時(shí)鎂粉就能穩(wěn)固地附著在手心里。比賽中當(dāng)運(yùn)動(dòng)員手握器械時(shí)，手心與器械間凹凸不平的鎂粉層能增大摩擦力；同時(shí)鎂粉填平了手掌的褶皺和紋路，使握力更加實(shí)在和均勻。這有利于運(yùn)動(dòng)員握緊器械，使動(dòng)作隨心所欲。

［播放錄像］體操項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員在器械上急劇轉(zhuǎn)動(dòng)。

［設(shè)疑］此時(shí)，鎂粉的作用還是增大摩擦力嗎？

［學(xué)生2］若增大摩擦力就會(huì)阻礙運(yùn)動(dòng)員的轉(zhuǎn)速，應(yīng)該是減小摩擦力。

［釋疑］是的。在鞍馬、單（雙）杠等項(xiàng)目中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在器械上急劇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，細(xì)小顆粒的鎂粉相當(dāng)于襯墊，為手和器械之間鋪設(shè)了一層“小球”作滾動(dòng)摩擦，從而減小了摩擦力。

［小結(jié)］可見(jiàn)，鎂粉能改善手對(duì)器械的把握，使摩擦力易于控制，或增大、或減小。就像水一樣，有時(shí)它是增大摩擦力，如點(diǎn)鈔前弄濕手指；有時(shí)它是減小摩擦力，如將玻璃管濕潤(rùn)后插入軟膠管。不難想象，運(yùn)動(dòng)員如果不用鎂粉就很難在器械上完成一系列高難度動(dòng)作。

［板書(shū)］（3）鎂粉能使手與器械間的摩擦力易于控制

［講述］鎂粉用于體育競(jìng)技只是其用途的百分之一。它的用途很廣泛，課后同學(xué)們可以自行查閱文獻(xiàn)。

6.拓展延伸

［提問(wèn)并過(guò)渡］不少體育項(xiàng)目都要使用鎂粉去調(diào)節(jié)手與器械間的摩擦力，除了上述提到的單（雙）杠、鞍馬、舉重和攀巖外，你還知道哪些體育項(xiàng)目用到了鎂粉？

［學(xué)生1］吊環(huán)、高低杠、平衡木。

［學(xué)生2］還有鉛球、投擲等。

［提問(wèn)］體育器械表面一般很光滑，鎂粉很難附著在上面；天氣干燥時(shí)鎂粉也不容易粘到手上（適時(shí)投影相關(guān)圖片）。遇到這種情況該如何解決？

［學(xué)生3］可事先在器械上抹一層粘性液體，然后再涂擦鎂粉。

［追問(wèn)］是的，那么這種粘性液體應(yīng)具備哪些性質(zhì)呢？

［學(xué)生4］應(yīng)該沒(méi)有腐蝕性，以免傷害手；要不易燃燒，因?yàn)轶w育場(chǎng)館嚴(yán)禁煙火。

［學(xué)生5］要容易擦洗，這樣不影響環(huán)境衛(wèi)生；應(yīng)該不易揮發(fā)，從而較長(zhǎng)時(shí)間里都能牢牢地附著在器械表面。

［評(píng)價(jià)］同學(xué)們說(shuō)得頭頭是道，非常全面。這種液體就應(yīng)該具備這些性質(zhì)。

［投影思考題］下列液體中，哪種符合上述要求（ ）。

A.酒精溶液 B.色拉油 C.自來(lái)水 D.蜂蜜

［學(xué)生6］酒精不能用，因?yàn)橐兹紵?、易揮發(fā)；色拉油也不行，因?yàn)樗蝗苡谒?，用后很難洗掉，也影響賽場(chǎng)衛(wèi)生；水也不行，它易揮發(fā)。蜂蜜粘性好，易得到，價(jià)格低，不易燃，不揮發(fā)，對(duì)皮膚友好，所以我選D。

［小結(jié)并板書(shū)］（4）在器械表面涂抹蜂蜜，有利于鎂粉附著

［播放錄像］北京奧運(yùn)會(huì)上運(yùn)動(dòng)員在雙杠上先涂蜂蜜，再抹鎂粉。

7.表達(dá)與交流

［過(guò)渡］請(qǐng)同學(xué)們用最簡(jiǎn)要的話表達(dá)：本節(jié)課你最大的收獲是什么？你還有什么疑惑？

［學(xué)生1］我知道了鎂粉的“真實(shí)身份”是水合堿式碳酸鎂。

［學(xué)生2］我知道了體育鎂粉不僅能增大摩擦力，還可以減小摩擦力。

［學(xué)生3］我明白了鎂粉能用作體育摩擦劑是因?yàn)樗茌p、很細(xì)、很能吸水。

［學(xué)生4］我深深的體會(huì)到，解決身邊的化學(xué)問(wèn)題時(shí)，需要我們具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、熟練的實(shí)驗(yàn)操作。

［學(xué)生5］我渴望自己在單雙杠運(yùn)動(dòng)中能用上鎂粉，這樣既不容易掉杠，又讓我們真實(shí)體驗(yàn)了鎂粉的神奇效力。

［學(xué)生6］我覺(jué)得學(xué)校的體育裝備應(yīng)配備鎂粉，以確保我們?cè)趩坞p杠、鉛球等運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的安全。

［學(xué)生7］我還想知道鎂粉是如何生產(chǎn)出來(lái)的。

［小結(jié)與評(píng)價(jià)］這節(jié)課同學(xué)們能積極參與，大膽表現(xiàn)，踴躍發(fā)言，熱烈討論，及時(shí)交流，所以收獲很多。剛才你們對(duì)知識(shí)的總結(jié)，也是言簡(jiǎn)意賅。你們?nèi)粝肓私飧嚓P(guān)于鎂粉的知識(shí)，可在課外通過(guò)文獻(xiàn)快速獲得結(jié)論，如果仍有疑問(wèn)，歡迎與老師交流。

［布置作業(yè)］請(qǐng)同學(xué)們完成本節(jié)課的探究報(bào)告（教師提前印好留有空白的探究報(bào)告），并在同學(xué)中交流；也請(qǐng)同學(xué)們把本節(jié)課學(xué)到的知識(shí)介紹給你的家人和朋友。

四、教學(xué)反思

本課例注意從學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，以身邊的化學(xué)物質(zhì)為切入口，在真實(shí)的情景中鞏固了酸、堿、鹽的性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等知識(shí)和技能，認(rèn)識(shí)了水合堿式碳酸鎂的成分、性能等，增強(qiáng)了學(xué)生的探究意識(shí)和科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生感受了化學(xué)與體育的密切關(guān)系，體會(huì)了“處處留心皆學(xué)問(wèn)”。整節(jié)課，教師平等參與、民主引領(lǐng)、適時(shí)指導(dǎo)、多元激勵(lì)，學(xué)生全程參與、全員投入、積極主動(dòng)、興趣濃厚、表現(xiàn)突出、收效顯著。

當(dāng)然，由于受現(xiàn)階段知識(shí)的限制，學(xué)生的探究還是膚淺的，有待完善的。

［1］HG／T2959－2000，工業(yè)水合堿式碳酸鎂［S］

［2］李德前.水合堿式碳酸鎂及其在體育運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用［J］.化學(xué)教育，2010（05）：10－12

［3］趙致真.奧運(yùn)中的科技之光［M］.北京：高等教育出版社，2008：195