對初中化學教材中一道習題探究的思考

鐘子敏

一、提出問題

人教版初中化學教材第78頁有一道題：雞蛋殼的主要成分是碳酸鈣，將一個新鮮的雞蛋放在盛有足量稀鹽酸的玻璃杯中，可觀察到雞蛋一邊冒氣泡一邊沉到水底，一會兒又慢慢上浮，到接近液面時又下沉，請你解釋該現(xiàn)象?？紤]到實驗有利于培養(yǎng)學生的多種實驗操作技能，提高學生學習化學的興趣，我們把該課題改成學生的趣味實驗并要求學生如實記錄觀察到的實驗現(xiàn)象。但實驗結(jié)果不僅出乎學生意外，更讓我們始料不及。實驗中觀察到的現(xiàn)象卻是雞蛋不能自動沉浮。為什么實際反應的現(xiàn)象和課本描述的不一樣呢？

二、實驗探究

下面是在老師的指導下學生探究實驗過程的記錄。

我們用38%的濃鹽酸與水的體積比分別為5∶5、4∶6、3∶7、2∶8、1∶9、10∶190、9∶191、8∶192、5∶195的溶液做實驗，分別得到不同的實驗結(jié)果，詳見下表：

實驗結(jié)論：綜上所述，我們認為用38%的濃鹽酸和水以8∶192的體積比混合，鹽酸的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在1～2%范圍內(nèi)，做雞蛋沉浮實驗比較合適，但由于雞蛋浮到液面時只是露出液面一小部分，逸出的氣體少，且有膠狀物包裹氣泡，氣泡不易破裂，對浮力的改變影響不大，所以雞蛋不會“主動”下沉。

三、理論分析

經(jīng)查詢得知蛋殼的構(gòu)成主要有兩部分，一是由蛋白質(zhì)纖維和粘多糖類所構(gòu)成的基質(zhì)，然后才在這蛋白質(zhì)基質(zhì)上堆積CaCO₃，最后是蛋殼上附有一層蛋白質(zhì)的外膜。當?shù)皻づc稀鹽酸接觸時，CaCO₃與鹽酸作用產(chǎn)生了CO₂氣體。如果鹽酸濃度大，產(chǎn)生大量CO₂氣體使殼里的蛋白質(zhì)脫離蛋殼，從而看到有白色泡沫或絮狀物質(zhì)剝離蛋殼，漂浮在液面。如果鹽酸濃度小，殼里的蛋白質(zhì)和粘多糖類會“包裹”氣泡，不讓氣泡輕易破裂。所以要人為地把蛋殼表面附著的氣泡刮走一部分，雞蛋才會下沉。

四、反思與評價

雞蛋能否既可做實驗又可食用呢？我們決定用食醋代替鹽酸。于是我們把200mL的食醋（9°）倒入玻璃杯中，放入一只洗凈的雞蛋，觀察到雞蛋表面慢慢形成許多小氣泡，經(jīng)比較，反應速率明顯比1.8%的鹽酸慢。大約4分鐘后，可觀察到雞蛋自動上浮，浮出水面后只有極少部分氣泡消失，雞蛋并沒有下沉，刮走一些氣泡后，雞蛋下沉，基本能夠觀察雞蛋“沉→浮→沉”的現(xiàn)象，而且還可以制作醋蛋。

從學生研究過程的記錄來看，我不得不佩服學生身上蘊藏的巨大能量。在一本教師培訓教材中，我看到這么一句話：“雞蛋在稀鹽酸（20%）溶液中，為什么會像海洋的潛水艇一樣自動潛水？”從中可知培訓教材提到的鹽酸濃度約為20%，而學生得出的結(jié)論是鹽酸濃度約為1.8%，實驗結(jié)果推翻了教材上的結(jié)論。這種懷疑、創(chuàng)新的精神正是我們當今教育要大力提倡的，而且學生還解釋了雞蛋并不是“自動”沉浮的，這由氣泡能否逸散以及逸散多少來決定。另外，新鮮雞蛋往往并不能反復上下移動。

根據(jù)學生的研究結(jié)果，我建議這道題以家庭小實驗的形式出現(xiàn)，在家里完成下列實驗：將一個洗凈的雞蛋完整地放入玻璃杯中，再向杯中倒入食醋，使液面高于雞蛋約1cm。

（1）30秒后觀察，發(fā)現(xiàn)雞蛋表面聚集了很多小氣泡，并不斷增多、變大，小氣泡中的氣體是_________，發(fā)生反應的化學方程式為____________。

（2）大約4分鐘后，可觀察到雞蛋自動上浮，浮出水面后部分氣泡消失，輕輕刮掉附在蛋殼表面的氣泡，雞蛋隨即下沉。在討論雞蛋為什么上浮時，三名學生分別說出了以下三個原因，其中符合科學道理的是____________。

甲：生成的氣體聚集在雞蛋的表面，增大了排開液體的體積。

乙：蛋殼發(fā)生了化學反應，使雞蛋的質(zhì)量減輕。

丙：醋酸發(fā)生了化學反應，使溶液的密度減小。

（責任編輯 羅 艷）