氮化镁的实验室简易制备方法

代冬梅+丁伟

摘要：阐述了由镁粉与空气里的氮气反应制备氮化镁的实验设计和原理。针对该传统实验流程过于繁琐、所需时间较长、不适宜在课堂展示等不足进行了改进。实践表明，改进后的实验操作简便，现象明显，适于课堂演示，有利于激发学生的学习兴趣。

关键词：氮化镁；氮气；镁；实验改进

文章编号：1005–6629（2015）3–0050–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

中学化学在讲授镁元素的相关知识时，给学生介绍了镁在空气中燃烧的相关反应，即分别与氧气、氮气、二氧化碳的反应。通过学习学生对氧化镁的生成反应往往比较熟悉，但对氮化镁的生成却很陌生。因此，在化学兴趣实验课上展示氮化镁的制备及其性质是必要的。笔者根据实验原理设计了实验方案，探讨了设计实验的可行性和有效性，并针对实验效果进行了改进。

1 实验原理及改进的提出

镁和氮气可以直接反应生成氮化镁，氮化镁是黄色固体[1]，可以较明显地区别于其他物质的生成。因此该实验检验标准就是：（1）观察有无黄色固体生成；（2）取产物与水反应，若有气体生成则用红色湿润石蕊试纸检验。若试纸变蓝，说明有碱性的氨气生成，则可推测产物中有氮化镁。

实验药品：镁粉和氮气。中学实验室有镁粉，但没有氮气瓶。根据《化工辞典》[2]解释，地面附近干燥空气中成分如下（体积百分率）：氧20.93；氮78.10；氩0.93；二氧化碳0.028；其他（氪、氖、氙、甲烷等）0.002。

由于空气中的氧气和二氧化碳均要与镁反应，因此在使用前需要除掉氧气和二氧化碳。

一般做法是：用氢氧化钠溶液除去二氧化碳，用铁粉除去氧气，用浓硫酸干燥，最后将剩余气体（氮气）通入装有镁粉的硬质玻璃管并加热，观察记录现象。很多有关氮化镁制备的实验也是这样做的[3]。笔者在实验室按照这个方案进行了实验，结果并不理想：没有得到黄色固体，在产物中加水，产生的气体能使润湿的红色石蕊试纸变蓝，说明只有极少量的氮化镁生成。而且该流程过于繁琐，所需时间较长，不适宜在课堂展示。于是笔者对该实验进行了简化和改进。

2 实验用品

带铁圈的铁架台1个、酒精灯1盏、石棉网1张、烧杯（500mL）1个、烧杯（50mL）1个、火柴1盒、红色石蕊试纸若干、镁粉、镁条

3 实验装置

示意图见图1。

4 实验步骤

（1）取5g镁粉平铺在石棉网上（厚约2mm）。

（2）用点燃的镁条引燃镁粉。

（3）待镁粉引燃后，立即用烧杯盖住镁粉，使镁粉与外界空气近乎隔离。

（4）将燃烧生成物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，观察试纸是否变色。

5 实验现象及分析

见图2、图3、图4。可观察到：镁粉表层燃烧，有火星，生成白色固体（MgO）；燃烧面逐渐蔓延扩大，最后所有镁粉呈红热状，烧杯壁很烫，反应放出大量的热；烧杯中有大量的白烟生成；反应结束冷却后，产物呈块状，表层呈白色（MgO），白色固体表层下有大量黄色固体生成，还有少量黑色粉末（未反应完全的镁粉）；向产物中加入水后，有大量气泡生成，并有刺激性气味，润湿的红色石蕊试纸变蓝。

由于氧气比氮气活泼，反应开始时，镁粉先与烧杯中活泼的氧气反应，生成白色的氧化镁（MgO）。烧杯中的氧气反应完之后，过量的镁粉继续和氮气反应，由于反应放出大量的热，使反应物呈红热状。该反应很快，烧杯可以起到一定的阻隔空气交换的作用，间接提高了烧杯中氮气的浓度，使尽可能多的镁粉与氮气反应，确保反应的主要产物是Mg3N2。反应结束后有较多的Mg3N2（黄色固体）生成。

6 改进后的优点

（1）操作简便，实验条件要求不高，现象明显，适于课堂演示。

（2）安全性易于保证。

（3）可重复性强，试验几乎都可以成功。

（4）产物量大，原料利用率较高。

参考文献：

[1]吴孙富.镁条与镁粉燃烧实验的比较及有关应用[J].中学化学，2004，（2）.

[2]王箴.化工辞典（第四版）[M].北京：化学工业出版社，2000.

[3] 2008年普通高等学校招生全国统一考试（海南卷）第16题.