镁带在空气中燃烧产物的实验探究
2011-12-31杨海丽
新课程·上旬 2011年12期
摘 要:通过几组实验对比,找到确定镁带燃烧产物的最合适的测量方法,并且通过数据处理,分析出镁带在空气中燃烧的主要产物是氧化镁的原因。
关键词:镁带;燃烧;实验探究;产物
中学化学教材中写得很清楚,镁带在空气中燃烧的产物是氧化镁。实际上,在空气中除了氧气还有大量氮气,那么镁带在空气中点燃,产物应该还有氮化镁。参加反应的氧气和氮气是否也是按空气中存在的质量比进行的?如果是这样,镁带燃烧的主要产物就应该是氮化镁了。鉴于上述原因,本人设计了下面几组实验,以探究镁带在空气中燃烧的产物。
一、实验原理
原理一:碱土金属活泼性略差,室温下这些金属表面缓慢生成氧化膜。它们在空气中加热才发生显著反应,除生成氧化物外,还有氮化物生成。
原理二:空气中氧气和氮气的质量比。
m(O2):m(N2)=32×0.21∶28×0.78=6.72∶21.84=0.308
原理三:氮在高温时能与许多金属或非金属反应而生成氮化物如Mg3N2。这类氮化物大多是固体,化学性质活泼,遇水即分解为氨与相应的碱。
Mg3N2+6H2O==3Mg(OH)2↓+2NH3↑
二、实验用品
电子天平、镊子、石棉网、镁带、坩埚、火柴。
三、实验方案
让镁带在坩埚中燃烧,称量燃烧后剩余的产物质量。根据计算结果,推断空气中与镁带反应的氧气和氮气质量的比值,并与空气中氧气与氮气的质量对照,分析原因。
四、实验过程
1.实验操作
实验一:称取镁条M,放入坩埚中,将坩埚放在石棉网上,用电子天平测出质量m,用酒精灯加热,结果无现象,实验失败。说明镁带在加热的情况下反应没有明显实验现象。
实验二:称取适量镁条M,用镊子放入坩埚,将坩埚放在石棉网上,罩上烧杯,用电子天平测出质量m1。用火柴点燃,快速罩上烧杯,在通风恒温条件下等反应结束。冷却实验用品到室温,用电子天平测出质量m2。现象为烧杯内有耀眼白光,反应刚结束时烧杯内有浓烟,当降到室温时,烟仍未散尽。说明通过冷却密封的办法来称量镁带燃烧的所有产物,是不现实的。
由实验原理三知道,镁带在空气中燃烧生成氧化镁和氮化镁,氮化镁遇到空气中的水分就生成氢氧化镁和氨气,大量逸出的白烟就是新生成的氢氧化镁。如果实验能准确称量剩余的氧化镁,根据镁的总重量,就可以算出生成氮化镁的质量。
总结上述实验的不足,设计如下实验。
实验三:(1)用电子秤把坩埚和罩子的总质量测出m1。
(2)向坩埚中加入镁带,将坩埚放在石棉网上,再次测出总质量m2。
(3)点