对初中化学教材中一道习题探究的思考

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一、提出问题

人教版初中化学教材第78页有一道题：鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，将一个新鲜的鸡蛋放在盛有足量稀盐酸的玻璃杯中，可观察到鸡蛋一边冒气泡一边沉到水底，一会儿又慢慢上浮，到接近液面时又下沉，请你解释该现象。考虑到实验有利于培养学生的多种实验操作技能，提高学生学习化学的兴趣，我们把该课题改成学生的趣味实验并要求学生如实记录观察到的实验现象。但实验结果不仅出乎学生意外，更让我们始料不及。实验中观察到的现象却是鸡蛋不能自动沉浮。为什么实际反应的现象和课本描述的不一样呢？

二、实验探究

下面是在老师的指导下学生探究实验过程的记录。

我们用38%的浓盐酸与水的体积比分别为5∶5、4∶6、3∶7、2∶8、1∶9、10∶190、9∶191、8∶192、5∶195的溶液做实验，分别得到不同的实验结果，详见下表：

实验结论：综上所述，我们认为用38%的浓盐酸和水以8∶192的体积比混合，盐酸的溶质质量分数在1～2%范围内，做鸡蛋沉浮实验比较合适，但由于鸡蛋浮到液面时只是露出液面一小部分，逸出的气体少，且有胶状物包裹气泡，气泡不易破裂，对浮力的改变影响不大，所以鸡蛋不会“主动”下沉。

三、理论分析

经查询得知蛋壳的构成主要有两部分，一是由蛋白质纤维和粘多糖类所构成的基质，然后才在这蛋白质基质上堆积CaCO3，最后是蛋壳上附有一层蛋白质的外膜。当蛋壳与稀盐酸接触时，CaCO3与盐酸作用产生了CO2气体。如果盐酸浓度大，产生大量CO2气体使壳里的蛋白质脱离蛋壳，从而看到有白色泡沫或絮状物质剥离蛋壳，漂浮在液面。如果盐酸浓度小，壳里的蛋白质和粘多糖类会“包裹”气泡，不让气泡轻易破裂。所以要人为地把蛋壳表面附着的气泡刮走一部分，鸡蛋才会下沉。

四、反思与评价

鸡蛋能否既可做实验又可食用呢？我们决定用食醋代替盐酸。于是我们把200mL的食醋（9°）倒入玻璃杯中，放入一只洗净的鸡蛋，观察到鸡蛋表面慢慢形成许多小气泡，经比较，反应速率明显比1.8%的盐酸慢。大约4分钟后，可观察到鸡蛋自动上浮，浮出水面后只有极少部分气泡消失，鸡蛋并没有下沉，刮走一些气泡后，鸡蛋下沉，基本能够观察鸡蛋“沉浮沉”的现象，而且还可以制作醋蛋。

从学生研究过程的记录来看，我不得不佩服学生身上蕴藏的巨大能量。在一本教师培训教材中，我看到这么一句话：“鸡蛋在稀盐酸（20%）溶液中，为什么会像海洋的潜水艇一样自动潜水？”从中可知培训教材提到的盐酸浓度约为20%，而学生得出的结论是盐酸浓度约为1.8%，实验结果了教材上的结论。这种怀疑、创新的精神正是我们当今教育要大力提倡的，而且学生还解释了鸡蛋并不是“自动”沉浮的，这由气泡能否逸散以及逸散多少来决定。另外，新鲜鸡蛋往往并不能反复上下移动。

根据学生的研究结果，我建议这道题以家庭小实验的形式出现，在家里完成下列实验：将一个洗净的鸡蛋完整地放入玻璃杯中，再向杯中倒入食醋，使液面高于鸡蛋约1cm。

（1）30秒后观察，发现鸡蛋表面聚集了很多小气泡，并不断增多、变大，小气泡中的气体是_________，发生反应的化学方程式为____________。

（2）大约4分钟后，可观察到鸡蛋自动上浮，浮出水面后部分气泡消失，轻轻刮掉附在蛋壳表面的气泡，鸡蛋随即下沉。在讨论鸡蛋为什么上浮时，三名学生分别说出了以下三个原因，其中符合科学道理的是____________。

甲：生成的气体聚集在鸡蛋的表面，增大了排开液体的体积。

乙：蛋壳发生了化学反应，使鸡蛋的质量减轻。

丙：醋酸发生了化学反应，使溶液的密度减小。